Brevet FR2561905A1 — publié le 19851004

- 1- La présente invention est relative à un nouveau système orthodontique pour réaliser un mouvement orthodontique des dents. Les traitements orthodontiques destinés à déplacer les dents mal alignées aux positions désirées consistent généralement à attacher des supports (2) aux dents individuelles (1), au moyen de bandes qui encerclent les dents ou par adhésion, et à relier un fil orthodontique (3) aux supports afin de créer la force orthodontique nécessaire pour déplacer les dents vers leur position désirée. Les systèmes orthodontiques conventionnels utilisaient un fil orthodontique constitué d'acier inoxydable, d'alliage à base de Co-Cr ou autres. Dans ces fils conventionnels la plage de récupération due à l'élas- ticité du fil est limitée et le moaule d'élasticité a une valeur élevée. En conséquence, on a proposé des procédés compliqués pour accroi- tre la plage de déplacement, notamment en réalisant diverses formes de boucles entre les supports. En dépit de ces traitements, la force ortho- dontique diminue graduellement avec le mouvement des dents. Au fur et à mesure de la progression du traitement orthodontique, il est nécessaire de réajuster et/ou de changer le fil orthodontique. En outre, selon le degré et l'étape du processus orthodontique, il est nécessaire d'utiliser des fils ayant des forces de récupération différentes adaptées au degré et à l'étape correspondantes. En conséquence, il est nécessaire d'utiliser un grand nombre de composants tels que des fils orthodontiques de dimensions différentes, de supports s'adaptant à eux, etc.. ce qui complique d'autant le processus orthodontique. Afin de résoudre ces problèmes, on a proposé une méthode utilisant une force de récupération de forme excellente basée sur l'effet de mémoire de forme des alliages à base de Ni-Ti. Ces alliages ont la composition du composé intermétallique stoechiométrique, le rapport atomique de Ni et Ti de 1:1 et ils subissent la transformation martensi- tique thermoélastique. Le procédé utilise l'effet de mémoire de forme qui est l'un des phénomènes spécifiques dû à cette transformation. Ainsi, l'alliage mémorisé à une forme désirée à une température élevée puis déformé à une température inférieure à la température de transformation reprend la forme d'origine lorsqu'il est chauffé à une température au- dessus de la température de transformation. Le procédé applique cetteforce de récupération au processus orthodontique, et l'on peut réduire le nombre de réajustements et de réglages du fil. En outre, cet alliage a pour avantage que sa résistance à la corrosion et sa biocompatibilité sont excellentes. Cependant, même dans le cas de fils à mémoire de forme, il est nécessaire de préparer des fils de différentes tailles pour obtenir les forces orthodontiques appropriées correspondant au degré et à l'étape du -2- traitement orthodontique. En conséquence, le nombre de composants tels que les supports ne peut être réduit de sorte que la complexité d'ensemble n'est, elle-même, que peu réduite. A la suite de différentes recherches, les inventeurs ont décou- vert que la force de récupération due à la super élasticité peut être ajustée par traitement thermique. La super élasticité est l'un des phéno- mènes particuliers propres à l'alliage à base de Ni-Ti mentionné précé- demment qui apparaît à une température supérieure à la température de transformation martensitique. Les inventeurs ont ainsi réalisé un système orthodontique dans lequel il est possible de mettre en oeuvre une procédure simplifiée en utilisant des fils orthodontiques d'une seule dimension ou de seulement un petit nombre de dimensions à pratiquement toutes les étapes. Selon l'invention, on utilise des supports fixés aux dents et des fils orhodontiques reliant lesdits supports et provoquant des forces qui dépla- cent les dents vers les positions désirées, le fil orthodontique comprenant un alliage super élastique à base de Ni-Ti dans lequel la force de récupé- ration est ajustée par traitement thermique. L'invention utilise un fil constitué d'alliage super élastique à base de Ni-Ti qui possède une excellente résistance à la corrosion et une bonne biocompatibilité et fournit la force de récupération désirée adaptée par traitement thermique à l'état du traitement orthodontique. Ainsi l'invention permet de réaliser un traitement orthodontique avec des fils d'une seule dimension ou d'un petit nombre de dimensions seulement. La super élasticité est une propriété qui amène le retour à la forme d'origine, comme pour le caoutchouc, même après déformation au-delà de la limite élastique. Dans les matériaux métalliques ordinaires, on obtient une déformation plastique lors d'une déformation au-delà de la limite élastique et, seule une partie de la déformation élastique qui ne dépasse pas 0,5%, revient lorsque la contrainte est supprimée. Au contraire, l'alliage élastique peut reprendre sa forme d'origine lorsque la contrainte est supprimée même lorsque celle-ci a provoqué une déformation d'environ i0%. La force de récupération avec la super élasticité est réduite par traitement thermique, le degré de décroissement étant d'autant plus grand que la température est élevée et le temps est plus long. En conséquence, la force de récupération peut être commandée à volonté par une sélection appropriée de la température et de la durée du traitement thermique. Lorsque l'on utilise à cet effet l'alliage super élastique à base de Ni-Ti, il est nécessaire que la température de transformation de l'allia- ge soit inférieure à la température du corps. Pour obtenir une telle -3- température de transformation, le rapport de Ni et de Ti dans la composi- tion est choisi dans une plage de 50,0 à 51,0 % de Ni, le reste étant du Ti, ou une petite quantité, inférieure à 0,5% de l'un ou des deux consti- tuants Ni et Ti dans ladite composition, est remplacée par l'un ou plusieurs des éléments tels que Co, Cr, Fe, etc. La température de transformation de l'alliage super élastique à base de Ni-Ti est extrêmement sensible à sa composition et elle peut être abaissée avec une légère variation de cette composition. Le traitement thermique pour ajuster la force de récupération consiste à donner aux fils d'alliage super élastique à base de Ni-Ti une forme linéaire ou une forme d'arc pour s'adapter aux dents puis à réaliser un chauffage par une méthode appropriée à une température de chauffage de 300 à 600 C et une durée de chauffage comprise entre quelques secondes et plusieurs heures à l'atmosphère et dans un gaz inerte. En particulier, on peut utiliser de façon appropriée un chauffage électrique. Cette méthode de chauffage permet d'ajuster localement la force de réçupération de manière à la faire varier par traitement thermique pour les différentes positions axiales. En outre, le fil peut être cintré à une courbure désirée au moment du traitement thermique. On va décrire dans ce qui suit l'invention de manière plus détaillée en usant d'exemples. On a fondu et coulé sous vide un alliage comprenant 51% de Ni, le reste étant du Ti. Le lingot a été forgé puis laminé à chaud et ensuite étiré à froid. Au cours du processus d'étirage, on a réalisé plusieurs opérations de recuit. L'alliage a finalement été formé en fils de 0,4 mm de diamètre. Après décalaminage de surface, le fil a été mis sous forme linéaire et soumis au traitement thermique et la force de récupération du fil a été évaluée comme suit: comme représenté dans la figure 2, on a placé une paire de barres (4) (4') d'un diamètre de 7 mm à l'opposé l'une de l'autre de manière que la distance entre les centres soit de 14 mm, les supports (2) ont été placés sur lesdites barres (4) (4'), et l'on a monté le fil orthodontique (3). On a appliqué une charge au point central du fil par une barre ronde (5) d'un diamètre de 5,0 mm et l'on a estimé la force de récupération par la flexion (6). Les résultats sont illustrés aux figures 3 à 5. Cette mesure simule un traitement orthodontique d'une portion des canines aux prémolaires. Les figures illustrent le déplacemeC ès fonction de la charge. Une courbe du fil d'alliage Soumis & un traiJeC de dressage à lne température intermédiaire apres étirage a froi-d e zcp-résentée eu 6 dans -4- la figure 3. Les courbes (7), (8), (9) et respectivement (10) correspondent à des fils pour lesquels le traitement thermique a été effectué a 500 C pendant des temps de 5, 10, 60 et respectivement 120 minutes. Les courbes (11), (12), (13) et (14) dans la figure 4 sont représentatives de fils soumis à un traitement thermique à 400"C pendant des temps de 5, 10, 60 et respectivement 120 minutes. Les courbes (15), (16), (17) et (18) dans la figure 5 sont représentatives de fils soumis à un traitement thermique à 600 C pendant des temps de 5, 10, 60 et respec- tivement 120 minutes. - Les figures représentent clairement que les fils réalisés en alliage super élastique à.base de Ni-Ti peuvent récupérer de leurs très grands déplacements avec une force constante et les contraintes lors de la charge (flèche orientée vers le haut) et la décharge (flèche tournée vers le bas) sont différentes. Pour letraitement orthodontique des dents, la contrainte lors de la décharge, c'est-à-dire la force de récupération est importante et cette force de récupération varie en fonction de la tempé- rature du traitement thermique et de la durée de traitement. En conséquen- ce, la force de récupération désirée peut être obtenue en choisissant de manière appropriée ces conditions. La force de récupération de la partie plate lors de la décharge varie de 270 g du N 6 à 220 g (N 7) par trai- tement à 500 C pendant 5 minutes. La force de récupération varie en outre jusqu'à 200 g, 100 g et 65 g pour des durées de traitement de 10 (N 8), 60 (N 9) et respectivement 120 (N 10) minutes. Les forces de récupération des fils traités à 400 C pour 5 (N 11), 10 (N 12), 60 (N 13) et 120 minutes (N 14) sont de 250 g, 230 g, 200 g et respectivement 190 g. Pour les fils traités à 600 C pendant 5 (N 15), 10 (N 16), 60 (N 17) et 120 (N 18) minutes, on n'a pas observé de portions plates du fait d'une cer- taine quantité de déformation résiduelle bien que le comportement de récu- pération correspondant aux durées de traitement soit indiqué. La description précédente a été faite en relation avec un fil orthodontique de forme linéaire mais l'invention n'y est pas limitée. On peut par exemple également ajuster la force de récupération par traitement thermique pendant ou après un formage à une forme d'arc, la force de récupération pouvant, là encore, être ajustée par traitement thermique. Le fil est fixé aux supports attaché aux dents pour les relier et à ce moment on peut ajuster la courbure de l'arc après traitement thermique à la force de récupération désirée. Egalement, la force de récupération peut être ajustée par la réalisation d'un cintrage entre des supports respectifs. Ces opérations peuvent être réalisées séparément du traitement thermique ou en -5- même temps que celui-ci. En particulier, en utilisant le chauffage électri- que, les deux extrémités ou des parties intermédiaires appropriées du fil sont saisies par deux ou plusieurs pinces, le courant électrique est établi entre les pinces et à ce moment le fil peut être déformé à la forme dési- rée. Comme décrit ci-dessus, selon l'invention, la force de récupé- ration du fil orthodontique peut être ajustée de manière voulue à la valeur désirée. En conséquence, le fil selon l'invention permet de réaliser un processus orthodontique avec une force de récupération adaptée à l'état du traitement mais également une force de récupération constante qui ne décroît pas avec l'avancement du traitement orthodontique. En outre, on réduit notablement le nombre d'échanges ou de fixations du fil et l'on réduit également la dimension des supports par rapport à la taille du fil. En résultat, on réduit notablement la complexité du processus orthodontique. En outre, la force de récupération peut être ajustée localement c'est-à- dire peut être renforcée ou affaiblie vis-à-vis de dents individuelles, ce qui permet de traiter sélectivement les dents qui doivent l'être. Les dessins annexés qui ont été commentés précédemment illustrent: En ce qui concerne les figures 1(A) et (B) un exemple de mise en oeuvre du système orthodontique, (A) étant une vue latérale et (B) une vue en plan, La figure 2 un exemple des méthodes de mesure de la force de récupération du fil orthodontique, et Les figures 3 à 5 des graphiques de courbes charge-déplacement qui représentent la relation entre le traitement thermique et la force de récupération du fil orthodontique selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Système orthodontique, comprenant des supports fixés aux dents et des fils orthodontiques reliant lesdits supports et fournissant une force qui déplace les dents vers les positions désirées, caractérisé par le fait que le fil orthodontique comprend un alliage super élastique à base de Ni-Ti, la force de récupération étant ajustée par traitement thermique. 2. Système orthodontique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la force de récupération du fil orthodontique est ajustée à une valeur désirée par traitement thermique soit après formage, soit au moment du formage à une forme linéaire ou une forme d'arc afin de s'adapter aux dents. 3. Système orthodontique selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait que la force de récupération du fil orthodontique est ajustée par traitement thermique de manière à varier selon les différentes positions axiales.