Brevet FR2511595A1 — publié le 19830225

Appareil vibratoire à couper les dents ". L'invention est relative à un appareil vibra- toire à couper les dents et plus particulièrement un dis- positif ultra-sonique d'excitation des dents destiné à être utilisé avec un outil de coupe d'une forme connue tournant à grande vitesse, ainsi qu'à un appareil pour couper les dents comportant un tel outil et un tel dispo- sitif. De multiples outils de coupe ont été concus pour être utilisés pour la coupe des dents afin d'atté- nuer l'inconfort, l'appréhension et la douleur subis pendant cette opération de coupe De plus, de multiples développements théoriques et techniques ont été faits en ce qui concerne l'anesthésie Les matériaux utilisés pour les outils de coupe ont évolué de l'acier à outils à haute vitesse vers l'outil à carbure rapporté, grâce à quoi la durée d'utilisation des outils a été améliorée tandis que simultanément l'acuité du bord coupant a été améliorée sur une plus longue période La précision dans la forme du bord coupant a été rendue uniforme, suppri- mant ainsi la non-uniformité dans l'acuité, ce qui réduit la dispersion de l'intensité des efforts nécessaires pour l'opération de coupe La précision d'usinage des différentes pièces a également été améliorée Ceci se traduit par une amélioration dans la précision de la rotation des pièces rotatives, réduisant le fléchisse- 2 2511595 ment des axes de rotation L'amélioration de l'usinage et de là précision d'assemblage des roulements à billes a permis une vitesse de rotation élevée de l'ordre de 300 000 à 500 000 révolutions par minute Le développe- ment d'outils de coupe utilisant le diamant a rendu possi- ble la réduction de l'effort de coupe nécessaire tel qu'il résulte de la coupe à haute vitesse Une analyse de l'ergonomie en ce qui concerne la construction des ensem- bles a comporté un examen détaillé des possibilités de réa- lisation, de la stabilité et de l'aspect, contribuant à réduire la gêne et apportant une amélioration substantielle du rendement et de la sécurité de fonctionnement. En dépit des multiples efforts ainsi accom- plis, l'inconfort, l'appréhension et la douleur subsistent pendant la coupe des dents Puisque cette opération con- siste en une coupe mécanique de la dent avec un outil de coupe, toute tentative pour réduire l'effort mécanique nécessaire, pour supprimer le comportement dynamique de la dent pendant l'opération de coupe et pour éliminer les facteurs de stimulation dynamiques appliqués aux nerfs, constituera un moyen de soulager la douleur subie En conséquence, la procédure pour soulager la douleur consis- tera à: ( 1) immobiliser la dent, ( 2) réduire l'effort de coupe nécessaire, ( 3) utiliser l'anesthésie. Pour immobiliser la dent, le procédé du bridge qui utilise les dents adjacentes est connu Toutefois, du fait de la préparation pénible nécessaire pour mettre en oeuvre le procédé du bridge, on l'utilise peu en pratique. L'étape ( 2) peut être mise en oeuvre en utili- sant un outil diamant ayant une acuité améliorée Cela apporte dans une certaine mesure l'effet désiré de réduc- tion de l'effort de coupe nécessaire, d'atténuation du comportement dynamique de la dent et de soulagement de la douleur Cependant, le patient est toujours obligé d'éprou- ver de l'inconfort, de l'appréhension et de la douleur En conséquence, lorsque cela est nécessaire, l'étape ( 3) est utilisée en injectant un narcotique ou en utilisant un gaz hilarant pour supprimer la douleur Toutefois récem- ment, l'utilisation de l'anesthésie ordinaire a été fré- quemment interdite pour des raisons de choc médical Si l'utilisation de l'anesthésie est permise, une période de temps plus longue est nécessaire pour récupérer En conséquence, on peut voir qu'il serait désirable d'effec- tuer la coupe d'une dent sans s'exposer à l'inconfort, à l'appréhension et à la douleur tout en évitant l'utilisa- tion de l'anesthésie. Le brevet japonais No 296 443 publié le 17 Octobre 1961 expose qu'une réduction significative de la douleur subie, par comparaison avec la coupe faisant appel à la rotation à grande vitesse habituelle, peut être obtenue par une coupe vibratoire de la dent de façon que cet effort de coupe pulsatoire revêt une forme ondulée. Dans ce brevet japonais, une vibration ultra-sonique de torsion ayant une fréquence f et une amplitude a est appli- quée à un outil de coupe qui est alors soumis à une rota- tion à vitesse élevée avec une vitesse de coupe V, laquel- le est choisie de façon à être inférieure à 2 i af Toute- fois, lorsque l'outil de coupe satisfait à ces conditions, les dimensions de sa poignée doivent être augmentées, ce qui présente des difficultés pour effectuer une opération de coupe précise à la main Ceci limite son utilisation peur la coupe des dents, antérieure et des appareils den- taires. L'application de la technologie des ultra- sons dans le domaine dentaire se trouve dans les brevets U.S No 3 589 012, 3 651 576, 3 924 355, 4 110 978 et 4 229 168 Toutefois, ces brevets concernent des applica- tions au détartrage, au massage, au nettoyage, etc et apportent peu de contribution au domaine de la coupe des dents. La théorie de la coupe vibratoire basée sur un effort de coupe pulsatoire ondulé est maintenant con- nue dans le domaine de l'usinage mécanique de précision. Sommairement, en se référant à la figure 1 qui montre le principe de l'opération, dans un usinage de métal en deux dimensions, une pièce d'oeuvre 100 est représentée, se déplaçant avec une vitesse de coupe v Un outil de coupe 101 est mis en mesure de vibrer dans la même direction que la direction de coupe indiquée par une flèche 105, avec une fréquence f et une amplitude a Lorsque la vi- tesse de coupe v est choisie de façon que v 101 commence à vibrer à une origine O et produit un co - peau 102 pendant un temps de coupe tc associé à un arc E Au point A o la vitesse de vibration est constante, le copeau 102 commence à quitter la surface de dégage- ment de l'outil et après un temps t 2 référencé à l'origine 0, l'outil commence à engager un autre copeau 103 pro- duisant un copeau frais 104 pendant un temps de coupe te associé à un arc BGD Ainsi, on voit que l'effort de coupe est efficace seulement pendant la période tc et n'est pas efficace autrement De cette façon, des efforts de coupe pulsatoires en forme d'ondes sont engendrés en succession. Lorsque la vitesse de coupe v est augmentée jusqu'à une valeur o v = 2 'Tr af, les formes ondulées de l'effort de coupe pulsatoire disparaissent et sont remplacées par une forme d'onde conventionnelle comportant une forme d'onde d'effort de-coupe à haute vitesse P+p + sin bit La forme d'onde de l'effort de coupe pulsatoire peut être repré- sentée mathématiquement comme suit P(t) = tc p +P 1 sin N t e cos N: t T N T n=l Le comportement dynamique d'un déplacement horizontal x d'une pièce d'oeuvre qui est soumise à une oscillation élastique lorsque l'effort de coupe pulsa- toire en forme d'onde lui est appliqué, va être analysé pour une opération de tournage représentée sur la figure 2 Une équation de déplacement pour le déplacement hori- zontal x d'une pièce d'oeuvre 110 peut s'écrire comme suit: d 2 x dx Md + Cdt + Kx = Pt(t) dt 2 d o M représente la masse de la pièce d'oeuvre, C la cons- tante d'amortissement et K la constante élastique En consequence: d 2 d 2 x + Cdt + Kx d =t Tc Pt + 2 pt sin N tc cos n{t 1 Tf t rt N T n=l Le déplacement dynamique x de la pièce d'oeu- vre sera en conséquence le suivant Pt 2 c 2 teP K " sin N tc. t cPt + KP N ( 1 x =T C -lK + ___ n=l n=l (l-n 2 2)2 + 42 X 2 2 P( 1-n 2 4 N 2 n n avec: 1-n 2 nn n= tan 1 nn i 2 n n Lorsque la fréquence naturelle angulaire horizontale 'Sn de la pièce d'oeuvre 110 est inférieure n à la fréquence naturelle angulaire * d'un outil de 111, ou bien que: {n (= 2 'fn) " ú:(= 2 'f) on a: x P tP ( 2) T Si une oscillation forcée de l'outil 111 avec la fréquence f et l'amplitude a est supprimée pour permettre à la pièce d'oeuvre 110 de tourner à une vi- tesse élevée afin d'établir des conditions de coupe clas- siques à grande vitesse, la forme d'onde de l'effort de coupe sera alors représentée par: Pt + pt sin Eût. En conséquence, l'équation de déplacement pour le déplacement horizontal x de la pièce d'oeuvre sera la suivante: d 2 x dx t + Cr + Kx = P + pt sin t ( 3) dt 2 t t Dans l'équation ci-dessus lorsque la fréquence naturelle angulaire horizontale ú'n de la pièce d'oeuvre n est inférieure à la fréquence naturelle angulaire -* de la forme d'onde de l'effort de coupe ou bien que: n(= 2 fn) (= 2 f) ona: on a: Pt X K ( 4) On notera que les deux équations ( 2) et ( 4) ne comportent pas le temps comme variable En d'autres termes, la pièce d'oeuvre n'oscille pas en fonction du temps, mais est simplement déplacée depuis l'origine O qui représente le centre de rotation préalablement à l'opération de tournage d'une quantité qui correspond au déplacement statique représenté par l'une ou l'autre des équations ( 2) ou bien ( 4) Si une opération de coupe classique à basse vitesse est utilisée, l'équation ( 4) est réduite à: p X = + X(t) et il est visible que la pièce d'oeuvre oscille grande- ment en fonction du temps, altérant la précision de l'usi- nage Il y a lieu de noter que la nécessité d'une opéra- tion à grande vitesse est de rendre la pièce d'oeuvre statique comme indiqué par l'équation ( 4). C"est un aspect de la présente invention d'ap- pliquer ce fait à l'opération de coupage des dents La forme d'onde de l'effort de coupage pulsatoire est appli- quée dans le but d'assurer une opération de coupe tandis que la pièce d'oeuvre est alors déplacée d'une faible quan- tité dans les conditions représentées par l'équation ( 2) dans laquelle le déplacement est réduit par rapport à ce- lui de l'équation ( 4) d'un facteur tc ( 13 1) assu- T -3 10 rant ainsi un effet statique. Un examen serré d'un modèle équivalent d'une opération d'usinage avec un tour représenté sur la figure 2, révèle qu'une élasticité K et un amortissement C cor- respondent à la région de la membrane alvéolo-dentaire présente entre l'alvéole de l'os et la dent, et que la pièce d'oeuvre 110 correspond à une dent En conséquence, en effectuant une opération de coupe à grande vitesse - grâce à une grande vitesse de rotation de l'outil de coupe sur la base de la signification physique de l'équa- tion ( 4), le déplacement x de la dent ne présente alors qu'une légère oscillation, ceci soulageant la douleur d'une manière correspondante Ceci constitue une techni- que de coupe des dents à grande vitesse qui utilise un outil diamant actuel qui effectue au moins 300 000 à 550 000 révolutions par minute Cependant, une investi- gation de l'inventeur révèle que l'effet de coupe à grande vitesse de la dent comme indiqué par l'équation ( 4) ne peut pas être réalisé si la technique de coupe à grande vitesse est mise en oeuvre sans l'utilisation de l'anesthésie, sans que le nombre de révolutions de l'ou- til soit accru d'un ordre de grandeur En conséquence, avec une rotation à grande vitesse dans ces limites de nombres de révolutions, il y a un bruit de coupe d'un timbre élevé et la chaleur produite par le frottement réduit la durée d'utilisation de l'outil de coupe De plus l'acuité est susceptible de se mdifier entraînant une fluctuation de l'intensité de l'effort de coupe P. Cela entraîne un déplacement irrégulier de la dent qui à son tour provoque des douleurs En conséquence, un ajus- tement fréquent de la précision de rotation des pièces rotatives de l'outil ou un remplacement fréquent de l'ou- til de coupe est nécessaire et l'anesthésie est inévita- blement utilisée dans certaines circonstances tandis que le degré de douleur est surveillé de façon constante Par ailleurs, ainsi que l'indique l'équation ( 2), le déplace- ment x de la dent pendant une opération de coupe vibra- toire est donné comme suit tc P T x,K ( 5 ") Ainsi, même en supposant que l'effort de coupe Pt est constant pendant une opération classique à grande vitesse dans les mêmes conditions, en termes de la région de la dent à traiter, de la vitesse d'avance et de la configuration de l'outil alors que l'opération de coupe vibratoire est utilisée (même si l'intensité de Pt pen- dant l'opération de coupe vibratoire est réduite en prati- que), l'effort de coupe apparent qui influence le déplace- ment x de la dent sera T P ()P comme indiqué T t 3 10 t par l'équation ( 5), ceci réduisant drastiquement l'effort de coupe en comparaison avec la pratique classique Il s'avère que l'opération de coupe vibratoire d'une dent, dans laquelle un effort de coupe pulsatoire ondulé est appliqué à la dent laquelle est soumise à une oscillation élastique, réduit la douleur supportée en comparaison avec l'opération de coupe classique à grande vitesse En se basant sur cette découverte, le brevet japonais N O 296 443 précité a proposé un procédé pour couper les dents dans lequel on soumet un outil de coupe à une vibra- tion ultra-sonique de torsion avec une fréquence f et une amplitude a et on entraîne en rotation cet outil de façon que sa vitesse de coupe V soit inférieure à 2 af Toute- fois un dispositif pour couper les dents utilisé pour mettre en oeuvre ce procédé exige une poignée de dimensions accrues qui empêche son utilisation pratique. Un des buts de la présente invention est de créer un nouvel appareil pour couper une dent sans causer en pratique aucune douleur au patient. Un autre but de l'invention est de créer un appareil d'excitation de la dent qui est susceptible d'être utilisé avec un outil de coupe rotatif à grande vitesse d'une forme connue. Conformément à l'invention, il est prévu un appareil vibratoire pour couper les dents, qui est cons- titué par une combinaison d'un outil de coupe de dents ayant une extrémité qui tourne à grande vitesse pour cou- per une dent, et d'un appareil d'excitation de la dent qui est placé en contact avec cette dent pour l'exciter. Cet appareil comporte un boîtier cylindrique avec une ouverture frontale, un transducteur acoustique disposé à l'intérieur du boîtier pour produire une énergie vibra- toire d'une fréquence prédéterminée, un organe de trans- mission des vibrations comportant une section arrière disposée à l'intérieur du boîtier et dont l'extrémité est couplée au transducteur acoustique, ainsi qu'une section frontale qui s'étend à l'extérieur à travers l'ouverture ménagée dans le boîtier et dont l'extrémité libre est disposée pour entrer en contact avec une dent, des moyens de support étant prévus pour fixer un vibrateur, consti- tué par la combinaison du transducteur acoustique et de l'organe de transmission, en un point du boîtier o celui-ci est équilibré, tandis que des moyens électriques sont prévus pour fournir la puissance électrique au trans- ducteur acoustique Ce transducteur acoustique a une fré- quence d'oscillation supérieure à la fréquence naturelle de la dent et excite l'extrémité libre de la section frontale de l'organe de transmission de façon que l'am- plitude à cette extrémité libre soit au maximum de 30 m. L'appareil vibratoire de coupe remplit l'une ou l'autre des conditions suivantes: ( 1) la vitesse d'avance S de l'outil de coupe est en rela- tion avec la vitesse de vibration maximale 2 af de la dent, vue dans la direction d'avance, de sorte que s 2 af, o a représente l'amplitude mesurée à l'extré- mité libre de l'organe de transmission, et f la fréquence d'oscillation du transducteur, ( 2) que la profondeur de coupe t de l'outil de coupe à l'intérieur de la dent soit en relation avec l'amplitude a, de sorte que t a De préférence, le transducteur acoustique comporte un transducteur ultra-sonique qui pro- duit une énergie vibratoire élevée dans la-gamme ultra- sonique. En accord avec l'invention, l'énergie vibra- toire appliquée à la dent à partir du transducteur ultra- sonique par l'intermédiaire de l'organe de transmission, entraîne l'augmentation de la constante d'élasticité apparente de cette dent jusqu'à une valeur élevée, grâce à quoi la dent est contrainte d'une manière correspon- dant à son immobilisation dans un état stationnaire. L'opération de coupe prend place dans ces conditions, si bien que l'outil de coupe engendre un effort du type pulsant de forme ondulée et une thérapie dentaire peut être appliquée sans causer en pratique aucune douleur au patient Pour effectuer des opérations de coupe confor- mément à la présente invention, il est recommandé d'éjec- ter de l'eau à haute pression contre la dent et loutil de coupe de la même manière que pour des opérations de coupe ordinaires. Avant de décrire l'invention en détail, un résumé du fondement théorique de l'invention va être établi Ainsi qu'il résulte d'une recherche fondamentale dans la technique de soulagement des douleurs subies pen- dant la coupe d'une dent, l'inventeur a constitué avec succès un modèle d'un système de transmission de la dou- leur produite lorsqu'on coupe avec un outil de coupe une dent couplée à l'os alvéolaire par l'intermédiaire de la membrane alvéolo-dentaire comportant un liant, de la den- tine, de la pulpe dentaire et de l'émail La figure 3 représente ce modèle Spécifiquement, fixée à un os alvéo- laire 1 par l'intermédiaire d'un ressort 2, ayant une constante élastique K et un amortissement C, tous deux représentant la membrane alvéolodentaire, on a une dent ayant une masse M qui est entourée par un liant 4 et un émail Il Interposées entre l'émail ll et une dentine 5, on a des fibres de Tomes 9 et des cellules 8 de cellu- les de dentine et de fibres, charriées par du fluide den- taire 10 dans des petits tubes de dentine et qui sont sup- portées par un groupe de fibres nerveuses de la pulpe den- taire par l'intermédiaire d'une élasticité 6 ayant une constance d'élasticité K et un amortissement 7 ayant un coefficient d'atténuation de viscosité C En conséquence un déplacement statique ou dynamique des fibres de Tomes 9 et des cellules 8 de cellules de dentine et de fibres entraîne une contrainte dans l'élasticité 6 des fibres nerveuses de la pulpe dentaire L'intensité de cette contrainte peut être mesurée par un récepteur 13 du sys- tème nerveux qui correspond à une jauge de contrainte La contrainte peut être amplifiée par un amplificateur 15 ayant une réponse de fréquence et elle est alors enregis- trée sur un papier d'enregistrement 17 associé à un enre- gistreur 16 Il est considéré que la hauteur de la forme d'onde résultante est proportionnelle au degré de douleur subiedans la pulpe dentaire Par ailleurs, un déplacement de l'élasticité 2 peut être mesuré par une jauge de con- trainte qui correspond à un groupe de nerfs distribués dans la membrane alvéolo-dentaire, ceci déterminant la contrainte dans l'élasticité 2 L'intensité d'une telle contrainte peut être amplifiée par un amplificateur 14 ayant une réponse de fréquence et peut être ensuite enregis- trée sur le papier d'enregistrement 17 Il est considéré que la hauteur de la forme d'onde résultante est propor- tionnelle au degré de couleur subiepar le groupe de nerfs dans la membrane alvéolo-dentaire On voit que ce modèle créatif permet de reconnaître le modèle de la forme d'on- de enregistrée, en comprenant tout le degré de couleur subiequi est proportionnel à la hauteur de la forme d'onde. De cette manière, la douleur subie peut âtre soulagée en essayant de réduire la hauteur des pointes de la forme *d'onde enregistrée Lorsqu'on coupe une dent avec un outil de coupe 19, on voit que la déviation du style d'enregistrement sur l'enregistreur est nulle et qu'en conséquence la forme d'onde enregistrée reste linéaire ou que la douleur sera complètement éliminée si aucune contrainte n'est exercée dans l'élasticité 2 de la mem- brane alvéolo-dentaire et dans l'élasticité 6 de la pulpe dentaire Ceci correspond à une coupe de dent alors que la pulpe et par conséquent l'élasticité 6 est supprimée et que la dent est fixée dans l'os alvéolaire, ceci éliminant toute modification de l'élasticité 2. De facon générale, une dent devant être cou- pée souffre d'une variété d'inflammations dans la membra- ne alvéolo-dentaire et en conséquence l'élasticité est contrainte en conséquence d'élongations ou de retraits par comparaison avec la condition de l'élasticité d'une dent saine,équilibrée et exempte de contrainte En consé- quence, la forme d'onde enregistrée sur le papier d'enre- gistrement subit une ondulation périodique et le patient souffre de douleurs lancinantes Une douleur intense sera ressentie à la suite d'un test d'application d'une inten- sité très réduite d'une force externe La fixation de cette dent en utilisant le procédé de bridge appliqué en travers des dents adjacentes peut entraîner un contact avec la dent en question, en provoquant une douleur inten- se Ainsi, il est évident qu'une réaction de l'intensité de l'effort de coupe est vraiment le premier moyen qui peut être pris en considération pour soulager la douleur. Lorsque le bord coupant de l'outil entre directement en contact avec la dent en question pour appliquer un effort à celle-ci en accord avec la loi de Newton, l'application de l'effort de coupe pulsa-toire de forme ondulée en accord comme on l'aura compris avec la présente théorie et techno- logie et de la coupe, n'est pas en mesure de réduire le déplacement de la dent ou de l'élasticité 2 à zéro même si un tel déplacement est considérablement réduit comme l'indique l'équation ( 2) En considérant un cas dans lequel l'élasticité 2 dans la membrane alvéolo-dentaire est saine, mais o l'élasticité 6 dans la pulpe dentaire souffre d'une variété d'inflammations produisant soit des élongations, soit des retraits et est en conséquence contrainte, la forme d'onde enregistrée sur le papier d'enregistrement subit une ondulation périodique et le patient souffre de douleurs lancinantes En commençant l'opération de coupe à partir de l'émail sur la surface de la dent, une douleur intense est ressentie momémenta- 19 nément dans la région de la liaison avec la dentine si la dent ellemême ou l'élasticité 2 est stationnaire comme lorsque la dent est-immobilisée Ceci peut s'expli- quer comme étant le résultat d'un déplacement élastique ou d'une oscillation de l'élasticité 6 qui est causé par le déplacement dynamique des fibres de Tomes 9, représen- tant un groupe de petites masses situées à l'intérieur du fluide dentaire 10 produit par un écoulement du fluide et l'application de l'effort de coupe, ainsi que par un déplacement dynamique des cellules 8 de cellules de den- tine et de fibres produit par l'application de l'effort de coupe Pour soulager les douleurs qui en résultent, on comprend en se référant à la figure 3 que le déplacement élastique ou l'oscillation de l'élasticité 6 doit être minimisé Comme le but réel est de minimiser le déplace- ment élastique ou l'oscillation des cellules de fibres 8 et des oellules de Tomes 9, on voit que l'application des efforts de coupe pulsatoires de forme ondulée comme repré- senté par l'équation ( 2) est le meilleur moyen d'effec- tuer une opération de coupe Néanmoins un faible degré de déplacement statique de l'élasticité 6 est inévitable. On doit faire appel à l'injection de narcotique ou à l'utilisation de gaz hilarants si les douleurs ne peuvent pas être endurées alors que le meilleur moyen de réduire l'effort de coupe est utilisé En se référant à la figure 3, l'utilisation de l'anesthésie équivaut à l'interruption de la connexion de circuits avec les amplificateurs 14, dans le circuit de transmission de la douleur, repré- senté sur cette figure 3, ceci empêchant tout signal d'être délivré à l'enregistreur 16 L'utilisation de gaz hilarants équivaut à interrompre la connexion de cir- cuits autour de l'enregistreur 16, empêchant à nouveau à tout signal de douleur d'"tre enregistré. Pour déterminer une technique spécifique. qui réduise davantage l'effort de coupe, une expérimen- tation a été effectuée Des échantillons de bloc de matériau céramique incluant de la magnésie (dureté Mohr 6), de la mullite (dureté Mohr 7), de la zircone (dureté Mohr 8), et de l'alumine (dureté Mohr 9), ont été fixés de façon adhésive en utilisant une résine époxy à l'extré- mité libre d'une antenne d'amplification d'amplitude qui est soumise à une oscillation ultra-sonique à une fré- quence de 20 k Hz avec une amplitude de 8 m Un outil diamant ayant un diamètre de 1 mm est pressé contre l'échantillon sous une charge constante de 0,4 N ( 40 gf). En utilisant une combinaison d'un moteur électrique et d'une turbine à air, l'outil est entraîné avec un nom- bre de révolutions qui varie de 10 000 à 300 000 révclu- * tions par minute Lorsque la direction de la charge appli- quée coïncide avec la direction de la vibration, la pro- fondeur h m d'une rainure produite est déterminée Pour l'alumine avec une rotation de 300 000 révolutions par minute, h = 500 m La valeur de h tend à croitre propor- tionnellement à l'accroissement du nombre de révolutions de l'outil et de lac Marge appliquée Lorsque le nombre de révolutions est augmenté d'un facteur approximativement de quatre, la profondeur h de la rainure est augmentée d'un facteur d'environ deux, apparaissant comme caracté- ristique pour des matériaux durs et cassants Si la vibra- tion ultra-sonique de l'échantillon de céramique est supprimée tout en permettant seulement la rotation de 11595 l'outil diamant d'une manière classique, il en résulte une rainure moins profonde de h = 200 m La vibration ultra- sonique de l'échantillon en céramique fait que la profon- deur de la rainure formée ou bien la quantité de travail appliquée est augmentée de 2,5 fois ou davantage par rap- port à une coupe conventionnelle qui n'utilise pas la vibration ultra-sonique de l'échantillon en céramique Le fait que la profondeur s'accroisse pour la même charge appliquée, implique que la résistance au travail de coupe estréduite Si on tente d'atteindre un tel résultat en accroissant uniquement le nombre de révolutions, il faut un nombre de révolutions aussi élevé que 900 000 révolu- tions par minute, ce qui ne peut pas être obtenu avec une technique de turbine à air ayant une limite supérieure de l'ordre de 550 000 révolutions par minute La vibra- tion ultra-sonique de l'échantillon en céramique améliore de façon drastique l'acuité de l'outil diamant pour le nombre de révolutions couramment disponible Si la même acuité doit être maintenue, le nombre de révolutions peut âtre réduit de 300 000 à 10 000 révolutions par minu- te Puisque la durée d'utilisation de l'outil est propor- tionnelle à la vitesse de coupe, ceci implique que la durée d'utilisation de l'outil peut être accrue Ainsi, on trouve que la vibration ultrasonique d'un matériau dur et cassant améliore l'acuité d'un outil de coupe ou bient accroît la durée d'utilisation de cet outil. Un échantillon en ivoire qui est censé pré- senter une qualité uniforme est soumis à une vibration ultra-sonique à une fréquence de 28 k Hz et avec une am- plitude de 8 m Un outil diamant ayant un diamètre de 1 mm et tournant à 30 000 révolutions par minute, est pressé contre l'échantillon avec une charge de 0,9 N ( 90 gf) pour un intervalle de temps donné En comparai- son avec le résultat obtenu avec une rotation classique à grande vitesse, la profondeur de la dépression formée (h m) est augmentée d'ur facteur d'environ 2,5 à 5, bien que cela dépende dans une légère mesure de la direction des fibres de l'ivoire Ainsi, des résultats inattendus sont obtenus avec l'ivoire comme avec les céra 7-iques De façon similaire, différentes dents enlevées du corps phy- sique ont été fixées de façon adhésive, au moyen d'Aral- dite, à l'extrémité libre de l'antenne qui est soumise à une vibration ultra-sonique longitudinale à une fréquence de 28 k Hz et avec une amplitude 8 m Un outil diamant ayant un diamètre de 1 mm et tournant à un nombre de révo- lutions de 300 000 révolutions par minute est pressé con- tre chaque dent ainsi enlevée avec une charge constante de 0,9 N ( 90 gf) pour un intervalle de temps déterminé. En comparaison avec la technique de coupe classique qui n'utilise pas la vibration ultra-sonique, la profondeur de la rainure formée croit de manière similaire à celle trouvée avec les céramiques et l'ivoire Ainsi, l'utili- sation de la vibration ultra-sonique a accru la prcfon- deur d'un facteur d'environ 2 à 6 en comparaison avec la technique classique de rotation à grande vitesse En d'autres termes, la résistance à l'opération de coupe est réduite d'un facteur de 2 à 6 Ceci peut être attri- bué à une réduction de la résistance mécanique, par exem- ple de la résistance à la traction de la dent elle-même, réduction qui est produite par les contraintes résultant de la vibration ultra-sonique qui influence le mécanisme de coupe d'un matériau dur et cassant tel que la struc- ture apparente de la dent présente pendant une opération de coupe. En appliquant l'invention aux dents vivantes, une méthode pour traiter par vibration ultra-sonique une dent qui est couplée à l'os alvéolaire par l'intermé- diaire de la membrane alvéolo-dentaire, va maintenant être décrite La fréquence naturelle fn d'une dent est calculée sur la base de la masse M de la dent et de la constante K de l'élasticité 2 dans la membrane alvéolo- dentaire Elle a une valeur mesurée se situant entre 300 et 2 000 Hz En conséquence, la dent est excitée pour osciller à une fréquence supérieure à cette valeur fn. 6 Une bigorne de commande 21 est mise en oscillation dans une direction indiquée par la flèche 22 à une fréquence élevée qui se situe dans la gamme ultra-sonique, et cette bigorne est graduellement pressée contre la dent comme cela est indiqué par la flèche A, et grâce à quoi la dent peut être soumise à une vibration ultra-sonique à la fré- quence f de la bigorne 21 et avec une forme d'onde sinu- soldale ayant une amplitude voisine de l'amplitude a de la bigcrne A titre d'exemple, la vibration ultra-sonique de la dent peut s'établir avec f = 60 k Hz et a = 4 m. Un outil diamant 19 entraîné en rotation à haute vitesse est appliqué à la dent dans une direction indiquée par la flèche 20 avec une vitesse d'avance essentiellement constante S, même si un certain degré de variation dans cette vitesse d'avance est inévitable du fait d'une opé- ration manuelle En choisissant la vitesse d'avance S et la vitesse maximale de vibration 21 i af de la dent, vue dans la direction d'avance, de façon que S 2 af et en choisissant la profondeur de coupe t de l'outil de cou- pe, laquelle est en relation avec l'amplitude, de sorte que t a, on obtient un mécanisme de coupe qui comporte régulièrement un contact et un désengagement entre l'ou- til rotatif et la dent, engendrant effectivement un effort de coupe pulsatoire ondulé Ainsi, en analysant la direc- tion d'avance de l'outil de coupe dans le sens d'un vecteur par rapport à la direction duquel la dent est excitée, la première inégalité mentionnée s'applique lors- que la direction d'avance est alignée avec la composante d'excitation de la dent tandis que la seconde inégalité mentionnée s'applique lorsque la direction d'avance est perpendiculaire à la direction dans laquelle la dent est excitée De cette manière, le déplacement peut être réduit à tc K comme indiqué dans l'équation ( 2), et l'effort de T K *tc coupe peut être réduit avec certitude à un facteur de T par exemple, 1/3 à 1/20, si on le compare avec l'effort de coupe P qui doit être appliqué avec la seule rotation classique à grande vitesse sans appliquer la présente invention. Il est généralement connu que lorsqu'une jauge de contrainte est couplée de façon adhésive à un échantil- lon d'un matériau élastique qui subit une vibration à haute fréquence telle que dans une gamme ultra-sonique, et qu'une modification dans la tension résultant d'une modification dans la résistance de la jauge de contrainte est amplifiée par un amplificateur pour être enregistrée sur un papier d'enregistrement associé à un enregistreur afin de déterminer la fréquence et/ou l'amplitude de la vibration de l'échantillon, une indication ou un enregis- trement précis peuvent être empêchés et l'indication ou l'enregistrement peut être inférieur à l'amplitude réelle de la vibration si l'amplificateur, l'indicateur ou l'en- registreur ont une médiocre réponse en fréquence Cela peut être compris si l'on considère qu'un ampèremètre en courant alternatif prévu pour 50 Hz ne peut pas être uti- lisé pour fournir une détermination précise de la valeur absolue d'un courant haute fréquence En utilisant un oscillographe électromagnétique, si un galvanomètre ayant une fréquence naturelle aussi basse que 500 Hz est utilisé pour enregistrer un courant ultra-sonique de 20 k Hz sur un papier d'enregistrement, un style enregistreur n'aura aucun déplacement proportionnel au courant, mais restera en un point correspondant à l'origine Un phénomène simi- laire se produit également dans le système de transmis- sion de douleur représenté sur la figure 3 Spécifique- ment, si un détecteur correspondant à une jauge de con- trainte est utilisé pour détecter le mode de vibration 11595 d'une dent qui est soumise à une vibration d'une fréquen- ce de 60 k Hz et à une amplitude de 4 m, en combinaison avec un amplificateur correspondant au nerf sensitif et un enregistreur correspondant un sens, ayant tous les -deux une meilleure réponse en fréquence, il y a un léger mouvement du style d'enregistrement qui se produit pro- portionnellement au mode de vibration de la dent, mais le style reste essentiellement stationnaire n'engendrant pas de tracé sur le papier d'enregistrement En d'autres termes, si la dent est déplacée statiquement de 8 ';m, il y a perception de douleur, mais lorsque la dent est sou- mise à une vibration ultra-sonique à une fréquence de k Hz et avec une amplitude de 4 m, le déplacement résultant ne peut pas être senti et en conséquence aucune douleur n'est perçue Un tel effet est virtuellement équi- valent à l'effet de l'anesthésie telle qu'elle, est opérée par l'injection de narcotique ou bien par l'utilisation d'un gaz hilarant, et sera en conséquence désignéeci- après sous l'expression "anesthésie dynamique". Comme précédemment mentionné, la fréquence naturelle d'une dent se situe dans des limites de 300 à 2 000 Hz En supposant que la fréquence de la vibration ultra-sonique appliquée conformément à l'invention soit de k Hz, par exemple, la dent va vibrer à cette fréquence, ce qui suppose que la fréquence naturelle apparente de la dent croit pendant cette opération de coupe On a la rela- tion t Wn = \ k/M dans laquelle 'n représente la fré- quence naturelle angulaire de la dent, k la constante d'élasticité de la membrane alvéolo-dentaire, et M la masse de la dent En supposant que la fréquence naturelle de la dent à traiter est égale à 600 Hz, il s'ensuit alors que la constante d'élasticité a été apparemmment rigidifiée ou accrue d'un facteur de 60 000/600 100 ou approximativement 10 000 En d'autres termes, la cons- tante d'élasticité apparente de la dent est rigidifiée à 11595 une valeur qui est approximativement 10 000 fois supérieu- re à la constante d'élasticité inhérente lorsque l'énergie de vibration en provenance d'un oscillateur ultra-sonique est appliquée à cette dent Ou encore si on l'expose sous une forme différente, le traitement vibratoire appliqué à la dent équivaut à immobiliser la dent selon le procédé de bridge classique pour permettre la coupe de la dent tandis que celle-ci reste immobile Ure extrémité arron- die d'une bigorne de commande, qui oscille à une fréquence longitudinale de 60 k Hz et avec une amplitude de 4 m et engendre une sortie de 20 W, est progressivement appli- quée contre une dent devant être coupée pour engendrer une vibration ultra-sonique de cette dent Un outil diamant ayant un diamètre de 1 mm est entraîné en rotation à une vitesse élevée de 300 000 rotations par minute et il est appliqué sous pression réduite contre la dent qui est soumise à la vibration ultra-sonique généralement dans la direction de coupe Cet outil applique uneffort de coupe pulsatoire ondulé réduisant l'effort de coupe qui donne un risque de déplacement dynamique de la dent susceptible d'engendrer des douleurs, et réduit également de façon drastique l'effort de coupe en utilisant la réponse dyna- mique du système de mise en vibration de la dent De cette manière, le mode de vibration ultra-sonique de la dent qui est commandé par une petite sortie de l'ordre de 20 W n'est pas perturbé, mais la vibration ultra-sonique régu- lière est maintenue tout en accroissant la constante appa- rente d'élasticité pour créer un effet d'anesthésie dyna- mique De cette manière, les douleurs souffèrent autrement pendant une opération de coupe de la dent sont réduites de façon drastique ou bien entièrement éliminées Il est nécessaire que le déplacement dynamique de la dent causé par l'effort de coupe reste inférieur à l'amplitude de la vibration ultra-sonique qui est de 4 m dans cet exemple. De façon générale, pour les opérations de coupe, une valeur de l'amplitude de 4 à 10 m est satisfaisante. Si la valeur de l'effort de coupe devient excessive, la vibration ultrasonique de la dent peut gtre entravée en réduisant l'amplitude Si l'amplitude se réduit à zéro, l'effet de l'invention disparaît Dans un tel cas, il est nécessaire de rétablir la vibration ultra-sonique régulière de la dent en accroissant la sortie ou l'ampli- tude. L'invention va être décrite plus en détail en se référant aux dessins ci-joints, dans lesquels: la figure 1 est une représentation schémati- que du principe de la technique de coupe par vibration appliquée à une opération de coupe en deux dimensions d'une pièce d'oeuvre métallique. la figure 2 représente schématiquement un modèle équivalent d'une opération de coupe par vibration au moyen d'un tour. la figure 3 représente schématiquement un modèle équivalent d'une opération de coupe par vibration d'une dent conforme à l'invention. les figures 4, 5 et 6 sont des élévations latérales schématiques avec coupe partielle d'un appareil - d'excitation de dent selon plusieurs réalisations de l'in- vention. Comme cela ressort de la précédente descrip- tion, l'appareil de coupe par vibration pour des dents conforme à l'invention peut être mis en oeuvre en utilisant un outil de coupe de dent d'une forme connue qui tourne à haute vitesse et un appareil d'excitation de dent pro- posé conformément à l'invention L'outil de coupe est bien connu et il n'est donc pas nécessaire de le décrire en détail ici En conséquence, seul l'appareil d'excita- tion de dent sera décrit en détail Dans plusieurs exem- pies de réalisation qui seront décrits ci-dessous, les 11595 parties essentiellement équivalentes sont désignées par les mêmes numéros ou les mêmes caractères de référence. La figure 4 montre l'utilisation d'un vibra- teur ultra-sonique longitudinal 23 et d'une sonde-bigorne 24 qui est également prévue pour être soumise à une vibra- tion ultra-sonique longitudinale et qui a une longueur prévue pour engendrer une résonance à la fréquence du vibrateur 23 Le vibrateur 23 peut être constitué par un vibrateur électrcstrictif ou magnétostrictif et peut avoir une fréquence d'oscillation supérieure à 20 k Hz ou se situant dans la gamme ultrasonique L'utilisation de ces fréquences élevées permet de réduire le poids et les dimensions de l'appareil d'excitation de dent de l'invention La sonde-bigorne 24 peut être constituée d'une tige de métal, ou peut éventuellement comporter une tige non métallique qui est soumise à une déformation élastique La bigorne 24 comporte une section arrière 24 a qui est couplée au vibrateur 23 et une section frontale 24 b présentant une extrémité libre 24 c Puisque cette extrémité libre 24 c doit être amenée au contact de la dent 25 pour provoquer une vibration de celle-ci sans couper aucune partie de cette dent, son extrémité libre est arrondie de façon à éviter un endommagement de la sur- face de la dent Eventuellement, l'extrémité libre peut comporter une surface courbe pour le contact facial avec la dent afin de stabiliser ce contact Comme l'extrémité libre de la sonde-bigorne ne subit pas d'abrasion contrai- rement à l'outil de coupe, il n'est pas nécessaire de la changer et en conséquence, elle peut être fabriquée d'une seule pièce avec la bigorne 24 a Différents diamètres peuvent être nécessaires selon les applications En con- séquence, la section frontale 24 b peut être fabriquée séparément de la bigorne 24 a et peut être couplée à la- quelle par vissage ou par couplage conique L'appareil d'excitation comporte une paire de bornes 26 qui peuvent être connectées aux bornes d'un oscillateur ultra-sonique. Sur quoi, l'extrémité libre de la sonde 24 b est soumise a une vibration ultra-sonique dans la direction indiquée par la double flèche 27 Une poignée 28 est disposée sur un noeud de vibration de la bigorne 24 a Le vibrateur 23 et la section arrière 24 a de la sonde-bigorne 24 sont contenus à l'intérieur de la poignée 28 et la section frontale 24 a fait saillie vers l'avant à travers une ou- verture 28 a ménagée dans la poignée 28 En maintenant la poignée avec la main, l'extrémité libre 24 c de la sonde- bigorne 24 peut être progressivement pressée contre la dent 25 comme l'indique la flèche 29 pour engendrer une vibration de la dent qui est alors soumise à une opéra- tion de coupe par un outil de coupe 31 constitué par exemple par une meule-diamant, qui tourne à grande vi- tesse comme l'indique la flèche 30. Quand le côté frontal de la dent 25 est coif fé d'une couronne métallique, il peut être nécessaire d'appliquer la sonde-bigorne 24 contre la surface arrière de la dent o la couronne est absente, puisque la pré- sence de cette couronne métallique peut interférer avec la transmission de la commande vibratoire La figure 5 montre un appareil qui peut être utilisé dans ce cas. Spécifiquement, il comporte un vibrateur longitudinal 23, une bigorne vibrant longitudinalement 32 et dont la lon- gueur a été choisie pour créer une résonance à la fré- quence du vibrateur 23, ainsi qu'une sonde 33 conformée pour une résonance en flexion et fixée à l'extrémité libre de la bigorne 32 sur un ventre de celle-ci A son extré- mite libre qui correspond à un ventre, la sonde 33 est munie d'une saillie 33 a qui est arrondie de la même manière que l'extrémité libre de la sonde-bigorne 24 re- présentée sur la figure 4 La saillie 33 a est soumise à une vibration ultra-sonique dans une direction indiquée par la flèche 27 La sonde est pressée contre la dent comme indiqué par la flèche 29 pour engendrer une vibra- tion de cette dent, tandis que la dent 25 est soumise à une opération de coupe par un outil de coupe qui tourne à grande vitesse Comme représenté, la bigorne 32 comporte une section arrière 32 a dont l'extrémité est couplée au vibrateur 23 et à une section frontale 32 b à l'extrémité de laquelle est fixée la sonde 33. La figure 6 représente un appareil d'excita- tion de dent comportant un vibrateur longitudinal et une sonde-bigorne courbe 34 qui est susceptible d'accroître l'amplitude La sonde 34 comporte une extrémité 34 a qui est prévue pour vibrer dans une direction indiquée par la flèche 27 Lorsque cette extrémité est graduellement pressée contre la dent 25 comme l'indique la flèche 29 pour entraîner la vibration de cette dent, cette dent peut être coupée par un outil de coupe qui tourne à grande vitesse. Si la haute vitesse de rotation est seule- ment réduit à celle qui peut être obtenue en utilisant une turbine à air classique, toute légère réduction de l'acuité de l'outil se traduira paril'apparition d'in- confort et de douleur Cela détermine la durée d'utilisa- tion de l'outil qui est en conséquence doit être fréquem- ment changé Toutefois avec la présente invention, la durée d'utilisation d'un outil peut être accrue d'un fac- teur de 3 à 10 Puisque l'effort de coupe pulsatoire ondulé est appliqué, la chaleur produite pendant l'opéra- tion de coupe de la dent a également une intensité pulsa- toire et une réponse en Fréquence apparaît dans le système de transmission de la chaleur de manière similaire à la réponse en fréquence d'un système dynamique, ceci rédui- sant de façon pratique les douleurs dues à la chaleur pro- duite Grâce à la présente invention, les dents qui ont été traitées jusqu'à maintenant en utilisant l'anesthésie, peuvent être usinées tout en évitant l'anesthésie sans 11595 entraîner de douleur, d'inconfort ou d'appréhension Ceci est particulièrement appréciable lorsque l'utilisation de l'anesthésie doit être évitée pour des raisons de choc médical Un autre avantage est une réduction subs- tantielle des sons produits pendant l'opération de coupe, ce qui a un effet psychologique. Les effets de l'invention peuvent être démon- trés par des résultats spécifiques: 1) Une cavité peut être pratiquée d'une façon idéale conformément à l'invention pour un patient qui souffre d'éréthisme de la perception de la dentine et qui ressent des douleurs lorsqu'une dent est touchée par une sonde. 2) L'invention est appliquée à une dent com- portant des caries C 3 de degré 3 et souffrant de douleurs à l'impact, en coupant avec succès la pulpe dentaire vers le haut de celle-ci sans douleur. 3) Une opération de coupe a été effectuée avec succès sans anesthésie pour des dents souffrant d'une inflammation purulente aigue de la membrane alvéolo-den- taire, d'inflammation ulcérée chronique de la pulpe den- taire, de nécroses de la pulpe dentaire, et d'inflammation partielle purulente aigue de la pulpe dentaire, etc Comme on peut le noter à partir du modèle représenté sur la figure 3, en plus de l'effort de coupe appliqué intentionnellement, les élasticités 2 et 6 peu- vent être soumises à élongation ou à retrait pour des raisons variées telles que par inflammation dans la région environnante provoquant une extension de l'élasticité. Lorsque des contraintes sont produites de cette manière et entraînent des douleurs lancinantes, la bigorne de commande de l'invention peut être appliquée contre la dent en question et une vibration ultra-sonique peut être appliquée à cette dent avec une amplitude qui correspond à l'importance des contraintes, ce qui atténue la douleur. 11595 Bien que l'invention ait été décrite ci-des- sus comme utilisant unevibration ultra-sonique ayant une fréquence égale ou supérieure à 20 k Hz et qui se situe- dans la gamme ultra-sonique, l'invention peut être effi- cacement appliquée avec un résultat égal en utilisant une haute fréquence qui est égale ou supérieure à trois fois la fréquence naturelle de la dent. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Appareil vibratoire à couper les dents, appareil caractérisé en ce qu'il compcrte un outil pour couper des dents qui est prévu pour tourner à grande vi- tesse et qui comporte une extrémité susceptible de couper une dent, ainsi qu'un appareil d'excitation d'une dent prévu pour être amené en contact avec une dent afin de l'exciter, cet appareil d'excitation de dents comportant un boîtier cylindrique avec une ouverture à son extrémité frontale, un transducteur acoustique disposé à l'intérieur du boîtier pour produire une energie vibratoire de fré- quence prédéterminée, un organe de transmission des vibra- tions comportant une section arrière disposée à l'inté- rieur du boîtier et une section frontale qui s'étend à l'extérieur à travers l'ouverture dans le boîtier et dont l'extrémité libre est prévue pour entrer en contact avec la dent, l'extrémité de la section arrière étant couplée sur le transducteur acoustique,-des moyens de support étant prévus pour fixer un vibrateur, constitué par la combinaison du transducteur acoustique et de l'organe de transmission, en un point du bottier o celui-ci est équilibré, des moyens électriques étant prévus pour four- nir de la puissance au transducteur acoustique; ce trans- ducteur acoustique ayant une fréquence d'oscillation supé- rieure à la fréquence naturelle de la dent, et ce trans- ducteur acoustique excitant l'organe de transmission des vibrations de façon qu'à l'extrémité libre de celui-ci, l'amplitude des vibrations soit de 30 ï-m au maximum, cet appareil vibratoire de coupe satisfaisant ( 1) soit à la condition S vitesse d'avance de l'outil de coupe, a l'amplitude mesu- rée à l'extrémité libre de l'organe de transmission des vibrations, f la fréquence d'oscillation du transducteur acoustique et 2 af la vitesse maximum de vibrations de la dent, vue dans la direction d'avance, 11595 ( 2) soit à la condition que la profondeur de coupe t de l'outil de coupe à l'intérieur de la dent est en relation avec l'amplitude a de sorte que t X a. ) Appareil vibratoire pour couper les dents selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trans- ducteur acoustique comporte un oscillateur ultra-sonique. 3 ) Appareil vibratoire pour couper les dents selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'oscilla- teur ultra-sonique a une fréquence d'oscillation qui se situe entre 20 et 100 k Hz. ) Appareil vibratoire pour couper les dents selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direc- tion d'avance de l'outil de coupe est alignée avec la composante d'excitation de la dent et en ce que l'inéga- lité S ) Appareil vibratoire pour couper les dents selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direc- tion d'avance de l'outil de coupe est perpendiculaire à la direction dans laquelle la dent est excitée et en ce que l'inégalité t