Brevet FR2597745A1 — publié le 19871030

Procedé de liaison entre deux matériaux, par fusion obtenue au moyen d'un faisceau Laser, applicable à L'art dentaire. La présente invention concerne un procédé de liaison entre deux matériaux, par fusion obtenue au moyen d'un faisceau Laser, applicable à l'art dentaire et permettant, dans cette application et notamment dans le traitement de la carie dentaire, la mise en place, sur la dent, d'un matériau de restauration constitué par L'un au moins des composants de la partie minerale ou tissus durs de ladite dent et destiné à remplacer la perte de substance résultant de L'excision des tissus cariés. On a déjà proposé, récemment, dans le domaine de la dentisterie opératoire, différents procédés utilisant un faisceau Laser, notamment pour la prévention et le traitement de la carie dentaire ou pour la reconstitution de la dent. Suivant l'un de ces procédés (DE-A-2.948.580) prévu pour la prévention de la carie dentaire, un fluoride de calcium est appliqué, au niveau des fissures, sur l'émail de la dent et la penetration de ce fluoride de calcium à l'intérieur de la couche d'email est favorisée par une irradiation de ladite couche, à l'aide d'un laser du type VAG, avant ou pendant cette application. Ce procédé n'a guère d'intérêt pour les interventions de restauration de la dent et il est inapplicable aux opérations d'obturation du canal dentaire ou de reconstitution de L'organe dentaire. Selon un autre procédé (DE-A-2.936.513), utilisable pour la prévention de la carie ou pour L'obturation des petites cavites subsistant apres éviction du tissu carié dans le traitement des caries peu importantes, un matériau de bouchage à base d'hydroxy-apatite et contenant un fondant, est fixé sur la dent par frittage obtenu au moyen de rayons laser émis par un laser du type C02. Ce procédé ne donne pas de bons résultats dans son application à la restauration de la dent, et il est pratiquement inapplicalbe à l'obturation du canal dentaire ou à la reconstitution de L'organe dentaire. En effet, le fondant incorporé au matériau d'apport a seulement pour but de réduire la température nécessaire au frittage dudit matériau et ne joue aucun rôle dans la liaison entre L'hydroxy-apatite d'apport ou le phosphate de calcium d'apport et la trame minérale de la dent.Autrement dit, le fondant constitué par une solution eutectique a pour fonction d'abaisser la température de fusion du matériau d'apport, mais il n'a aucune action sur le calcium dentaire qui, après mise en oeuvre du procédé, ne se trouve pas en continuite avec le matériau de restauration. Il en résulte une mauvaise adhésion entre les tissus calcifiés durs de la dent et le matériau d'apport, entraînant rapidement Le décollement des obturations. L'invention a pour objet un procédé qui, dans son application à la dentisterie opératoire, permet de remédier aux inconvenients bien connus des procédés traditionnels de traitement de la carie dentaire, ainsi qu'aux désavantages et insuffisances des procédés mettant en oeuvre la fusion d'un matériau de restauration obtenue au moyen d'un rayon Laser. Selon L'invention, ce but est atteint grâce à un procédé suivant lequel la liaison entre la matière minérale de la dent (amellaire ou dentinaire) et le matériau d'apport à base de calcium (hydroxy-apatite ou phosphate de calcium) est realisée par l'activation de la réaction d'un acide phosphorique sur lesdits matériaux, au moyen d'un rayonnement ou faisceau Laser. Selon une autre disposition caractéristique du procédé de l'invention, le laser utilisé pour obtenir l'activation de la réaction de L'acide phosphorique sur la matière minérale de La dent et sur le matériau d'apport, présente une Longueur d'ondes correspondant à un pic d'absorption d'un rayonnement commun à L'acide phosphorique, à la matière minérale de la dent lamellaire ou dentinaire) et au matériau d'apport. Le procédé de l'invention a notamment pour avantages très intéressants, dans son application à l'obturation du canal dentaire ou à la reconstitution de la dent : - de permettre l'utilisation d'un matériau d'obturation ou de reconstitution identique aux tissus calcifiés durs de la dent et biocompatible avec la dentine et la puLpe dentaire, ce qui supprime tout problème de tôlérance tissulaire ; - de permettre la réalisation d'une véritable fusion entre le matériau d'apport et la substance minérale constitutive de la dent, ce qui evite les reprises de caries et les chutes des obturations ; - de donner la possibilité d'une reconstitution esthétique parfaite de la dent par l'adjonction de fondants et/ou de colorants ; - de permettre des traitements plus rationneLs amenant moins d'echecs ;; - d'eviter, dans de nombreux cas, des prothèses unitaires onereuses ; - d'entraSner moins de complications apicales et osseuses par infection canalaire, et aussi moins d'extractions ; la conservation de L'organe dentaire évitant les prothèses fixees ou adjointes ; - d'epargner aux patients, à moyen et à Long termes, des indisponibilités et des indispositions ; - de permettre, à moyen et à long termes, la réaLisation d'économies, aussi bien pour les patients que pour la collectivite nationale. Les buts, caracteristiques et avantages susmentionnés, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit. Dans l'application avantageuse à L'obturation ou à La reconstitution de l'organe dentaire, le procédé de l'invention a pour but de permettre très précisément la réalisation de la liaison intime ou fusion du matériau d'apport à base de calcium par exemple constitué par de l'hydroxy-apatite ou par du phosphate de caLcium, avec les tissus durs ou trame minérale de la dent qui, comme on le sait, sont à base de phosphate de calcium. Selon ce procédé, la liaison ou fusion entre la matière minérale de la dent (amellaire et dentinaire) et Le matériau d'apport à base de calcium (hydroxy-apatite ou phosphate de calcium) est obtenue par l'activation d'une réaction chimique entre lesdits matériaux et un acide phosphorique mis en contact avec ces derniers, cette activation étant réalisée au moyen d'un rayon laser dont on utilise les possibilités de photocatalyse ou de thermocatalyse. A la suite du tir Laser, L'acide phosphorique réagit avec le calcium de la dent en donnant un phosphate de calcium. De même, L'acide phosphorique réagit avec le calcium du matériau d'apport (par exemple constitué par de l'hydroxy-apatite) pour donner du phosphate de calcium. Ce processus permet d'assurer une fusion parfaite entre le matériau d'apport et la dent. GrBce à un choix judicieux des caractéristiques du rayonnement laser et, en particulier de sa Longueur d'ondes, il est possible d'effectuer une fonte simultanée du matériau d'apport et sa recristallisation, ce qui permet de lui donner un aspect absolument identique à celui de L'émail de La dent. On comprend que L'acide phosphorique a pour but d'engendrer, à partir du calcium de la dent et au cours du tir Laser, la formation d'un phosphate de calcium d'origine dentinaire et amellaire, la surface de base constituée par ce phosphate de calcium servant de support et également de lien entre le matériau d'apport et La masse dentinaire et amellaire. Les différentes expériences qui ont été réalisées permettent, en effet, de constater qu'après application de L'acide phosphorique, pour un temps même très limité, allant de quelques secondes à plusieurs minutes, le tir laser engendre la formation d'une phase cristalline solide et adherente, en continuité avec La phase cristalline amellaire et dentinaire. La mise en oeuvre du procédé selon L'invention comporte la préparation préalabLe de la paroi dentinaire et amellaire avec L'acide phosphorique appliqué sur Ladite paroi, suivie par la mise en place d'un matériau à base de phosphate de calcium. Le rayon laser, même de faible intensité, permet au matériau superficiel d'adhérer intimement à la dentine ou à l'émail, par l'intermédiaire d'une couche de base formée par l'activation de la reaction de l'acide phosphorique sur le calcium de La dent, grâce à l'énergie libérée par le tir laser. Selon une autre importante caractéristique du procédé de L'invention, le laser utilisé pour obtenir l'activation de la réaction de l'acide phosphorique sur la matière minérale de La dent et sur le matériau d'apport, est un laser ayant une longueur d'ondes correspondant à un pic d'absorption d'un rayonnement commun audit acide, à ladite matière et audit matériau. A la suite des expériences réalisées, il est apparu que le choix du laser est, en effet, absolument fondamental pour l'obtention de bons résultats, ce choix ayant été déterminé à la suite d'études permettant de fixer, par spectrométrie, les longueurs d'ondes utilisables, c'est-à-dire celles qui correspondent à une absorption maximum de la longueur d'onde laser par les matériaux ou matières en présence. Les résultats de ces études apparaissent sur te tableau I annexé au present exposé et sur Les dessins 1 à 11 egalement joints. Ces études de spectrométrie ont démontré que la longueur d'ondes correspondant au laser VAG n'est absorbée ni par l'émail, ni par la dentine, ni par L'acide phosphorique, ni par le mélange acide phosphorique/hydroxy-apatite. On a observé une petite zone d'absorption qui pourrait être utilisable dans L'avenir et qui se situe à une longueur d'ondes de 1,92 microns. Actuellement, cett-e longueur d'ondes n'étant pas exploitable, les relevés d'absorption effectués ont permis de constater que pour l'acide phosphorique (P04H3), certains pics d'absorption pouvaient être utilisables dans les Longueurs d'ondes suivantes : de 4,166 ainsi que de 6 à 6,5 microns. Une autre zone d'absorption plus intéressante, car elle correspond à peu près à la longueur d'ondes du laser C02, est exploitable actuellement, puisqu'elle se situe entre 7,70 et 11 microns. On retrouve les mêmes pics d'absorption particulièrement intéressants avec un mélange émail/PO 4H3. Par contre, les pics correspondant à L'absorption maximum du mélange dentine/PO H se situent à 10 microns Le mélange hydroxy-apatite/PO4H3 se situe dans des zones ayant une zone d'absorption à des longueurs d'ondes beaucoup plus large, comprise entre 7,70 et 11 microns. L'étude des pics d'absorption en spectrométrie portant sur L'hydroxy-apatite et sur L'émait, ainsi que sur la dentine, a mis en évidence des pics d'absorption particu Librement interessants car se situant, pour La dentine, à une zone comprise entre 9 et 10 microns, c'est-à-dire à des longueurs d'ondes légèrement inférieures à celle du Laser CO2 classique qui se situe très précisément à 10,6mitrons. L'étude des pics concernant les zones d'absorption du rayonnement laser en spectrométrie pour L'émait a montré un même pic beucoup plus précis se situant entre 9,09 et 9,90 microns. Un autre pic expLoitable se situe à une Longueur d'ondes de 18 microns, pic que l'on retrouve aussi pour La dentine, pour l'émail et pour L'hydroxy-apatite Pour l'hydroxy-apatite, Les pics d'absorption se situent tres précisément aux mêmes longueurs d'ondes que l'émail, avec un pic plus marqué à 18,2 microns et un second pas Important entre 9,09 et-9,2 microns. Les expériences et les études spectrométriques effectuées ont permis de déterminer que Les Longueurs ondes utiLisables communes au P0 H , à l'hydroxy-apatite, à L'émail et à la dentine, ainsi qu'au mélange PO4H3/énail, au mélange PO4H3/dentine, ainsi qu'au mélange PO4H3/hydroxyapatite, correspondent à des pics d'absorption maximun se situant entre 9 et 10 microns. Cette Longueur d'ordes correspondant à un laser CO modifié. Une disposition caractéristique du procédé selon l'invention consiste donc à utiliser un laser CO2 modifié, dont la longueur d'ondes correspond à un pic d'absorption par l'ensemble des différents matériaux ou aatiéres em présence et permettant, d'une part, d'activer La réaction chimique du PO4H3 sur La dentine ou l'émail et, d'autre part, d'activer la réaction chimique entre Le Po4H3 et Le phosphate de calcium ou l'hydroxy-apatite. Cette longueur d'ondes est légèrement inférieure à 10,6 microns et se situe avantageusement entre 9 et 10 microns. La durée d'impulsion a une importance considérable quant à la protection de la vitalité des tissus dentinaires sous-jacents ët à la limite de L'action de L'énergie laser en surface et en profondeur. Avec une durée plus importante, l'énergie libérée par impulsion a une action plus large et plus profonde, tandis qu'à un temps plus court, l'énergie libérée a une action plus limitée en largeur et en profondeur. Le procede selon l'invention consiste donc aussi à prévoir une gamme de possibilités d'action du Laser en jouant à la fois sur l'énergie disponible par impulsion (cette energie etant réglable) et sur La durée de ces impulsions. La frequence de pulsation peut se situer entre 0,1 et 10 hertz, ce qui permet la répétition des tirs à La demande. Le transport de l'énergie Laser, de la sortie du Laser jusqu'à la zone dentinaire ou amellaire à traiter peut être avantageusement obtenu au moyen de fibres optiques souples, connues en soi et permettant une localisation très précise de l'action du faisceau Laser. La dimension des fibres optiques et la déviation à la sortie sont déterminées en fonction des utilisations. On donne ci-après des exemples de mise en oeuvre du procédé de l'invention, dans ses applications intéressantes à L'obturation du canal dentaire et à la reconstitution de la dent. - 1,) Obturation du canal Il est prealablement nécessaire de stériliser le canal. Cette sterilisation peut être avantageusement obtenue par tirs laser au moyen d'un laser du genre susmentionné, la fibre optique de diamètre adéquat étant introduite à L'intérieur du canal. La vitesse de tir conseillée est de L'ordre de quelques nano-secondes à 1 milli-seconde, l'énergie Libérée pouvant être de l'ordre de 0,1 à 0,5 joule. On effectue ensuite l'obturation proprement dite du canal. On procede d'abord à un traitement de la paroi canataire par l'acide phosphorique, pendant une durée de L'ordre de 1 à 2 mn, puis on applique un phosphate de calcium de consistance pâteuse, sur ladite paroi ainsi préalablement traitée, La couche de phosphate de calcium appliquée étant de L'ordre de 2 à 3 mm. On procède ensuite au tir laser qui peut être de l'ordre de 0,5 milli-seconde avec une puissance qui, en fonction de la Largeur du canal et de la quantité de matériau à cristaliser et à faire adhérer à la paroi dentinaire, peut être de l'ordre de 0,5 à 0,7 joule. L'obturation complète du canal s'opère par tirs laser successifs et apports de matériaux successifs jusqu'à ce que l'on ait réalisé la reconstitution totale dudit canal. - 2,) Reconstitution de la dent Elle est réalisée de façon identique à l'obturation du canal de la dent. La dispersion du faisceau laser s'opère en fonction du volume de la cavité à reconstituer et de la masse du matériau d'apport ainsi que sa profondeur, le traitement préalable de la paroi dentinaire et amellaire à L'acide phosphorique pouvant se faire entre quelques secondes et 2 à 3 mn, en fonction de la profondeur de la cavité de la carie et en fonction de la vitalité de la dent. Comme pour L'obturation du canal, L'apport du matériau d'obturation et/ou de reconstitution s'effectue par -couches successives. a durée d'impulsion ainsi que la puissance sont, bien entendu, fonction des éléments précités. TABLEAU I COMPOSE "DENTINE + EOSINE" SEUIL DE DETECTION: 86.000 MINIMALIST: COMPOSE "DENTINE" X=562.99 Y=51.461 SEUIL DE DETECTION: 72.500 X=604.66 Y=55.958 MINIMA LIST: X=713.12 Y=83.410 X=562.19 Y=50.614 X=760.33 Y=85.599 X=603.83 Y=54.219 X=874.25 Y=73.223 X=873.66 Y=71.791 X=1032.3 Y=32.272 X=1239.9 Y=71.096 X=1236.5 Y=63.384 X=1419.8 Y=59.783 X=1346.9 Y=64.281 X=1454.2 Y=58.409 X=1455.4 Y=44.480 X=1495.9 Y=62.774 X=1501.6 Y=55.434 X=1511.5 Y=62.032 X=1552.8 Y=48.810 X=1544.5 Y=59.897 X=1659.2 Y=49.758 X=1556.0 Y=60.864 X=1945.8 Y=83.117 X=1658.5 Y=52.529 X=1984.9 Y=83.152 X=1666.9 Y=52.590 X=1999.1 Y=83.051 X=3078.1 Y=71.872 X=2022.7 Y=83.013 X=2055.4 Y=82.936 X=2074.2 Y=82.937 X=2184.9 Y=84.746 COMPOSE "EMAIL" COMPOSE "DENTINE +VERT" SEUIL DE DETECTION: 72.500 SEUIL DE DETECTION: 69.000 MINIMA LIST:MINIMA LIST: X=566.89 Y=25.294 X=562.62 Y=46.815 X=603.41 Y=29.815 X=604.73 Y=49.619 X=875.85 Y=63.184 X=873.94 Y=62.708 X=959.44 Y=39.729 X=1035.4 Y=23.837 X=1037.1 Y=4.4682 X=1339.3 Y=56.274 X=1088.5 Y=11.416 X=1412.0 Y=41.445 X=1958.9 Y=72.041 X=1452.2 Y=42.251 X=1415.1 Y=55.291 X=1548.2 Y=42.837 X=1460.7 Y=50.799 X=1574.1 Y=42.030 X=1546.9 Y=63.122 X=1662.1 Y=36.831 X=1605.9 Y=68.558 X=1978.1 Y=62.782 X=1627.4 Y=68.253 X=2037.4 Y=63.296 X=1638.1 Y=68.163 X=2057.4 Y=63.380 X=1642.2 Y=68.173 X=2076.6 Y=63.602 X=1653.7 Y=68.247 X=1658.2 Y=68.203 X=1686.5 Y=70.336 X=1700.9 Y=71.496 X=1721.4 Y=72.396 LOMPOSE "DENTINE + BLEU" SEUIL DE DETECTION: 74.000 MINIMA LIST: COMPOSE "HYDROXYAPATITE" X=562.51 Y=57.255 SEUIL DE DETECTION: 72.500 X=605.03 Y=58.172 MINIMA LIST: X=873.22 Y=67.316 X=565.78 Y=13.571 X=1030.0 Y=38.100 X=603.08 Y=20.125 X=1095.2 Y=40.530 X=630.86 Y=44.978 X=1238.4 Y=60.262 X=876.06 Y=72.358 X=1337.8 Y=63.886 X=962.21 Y=44.571 X=1416.3 Y=51.329 X=1033.4 Y=0.6488 X=1451.1 Y=50.288 X=1093.4 Y=5.1185 X=1501.9 Y=53.173 X=1423.6 Y=62.931 X=1508.1 Y=53.154 X=1444.6 Y=63.443 X=1547.0 Y=52.113 X=3133.8 Y=62.885 X=1562.0 Y=52.932 X=1658.9 Y=46.694 X=1996.0 Y=69.707 X=2195.4 Y=73.393 X=2993.1 Y=70.492 X=3098.8 Y=57.464 X=3119.1 Y=55.982 X=3136.6 Y=55.355 R E V E N D I C A T I O N S 1. - Procédé de liaison entre des matériaux minéraux, par fusion obtenue au moyen d'un faisceau Laser, permettant, notamment, l'addition, sur L'émail et/ou la dentine, d'un matériau d'apport à base de calcium tel que, par exemple, L'hydroxy-apatite ou un phosphate de calcium, caractérisé en ce que la fusion entre la matière minérale (amellaire et/ou dentinaire) et le matériau d'apport à base de calcium, est réalisée par l'activation de la réaction d'un acide phosphorique sur lesdits matériaux, au moyen d'un rayonnement ou faisceau laser. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise, pour obtenir l'activation de La réaction de l'acide phosphorique sur l'émail et/ou la dentine et sur le matériau d'apport, un laser ayant une longueur d'ondes correspondant à un pic d'absorption d'un rayonnement commun à la matière minérale (amellaire et/ou dentinaire), au matériau d'apport et à L'acide phosphorique. 3. - Procédé suivant La revendication 2, caractérisé en ce que L'on utilise, pour obtenir l'activation de la réaction de l'acide phosphorique sur l'émail et/ou la dentine et sur le matériau d'apport, un laser ayant une longueur d'ondes comprise entre 9 et 10 microns. 4. - Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on utilise, pour obtenir l'activation de la réaction de l'acide phosphorique sur la matiere amellaire et/ou dentinaire et sur le matériau d'apport, un laser C02 2 modifié, dont la Longueur d'ondes correspond à un pic d'absorption par l'ensemble des différents matériaux ou matières en présence. 5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la fréquence de pulsation du laser se situe entre 0,1 et 10 hertz. 6. - Procédé. suivant L'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le faisceau laser est transporté jusqu'à la zone dentinaire ou amellaire à traiter au moyen de fibres optiques souples. 7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'addition du matériau d'apport s'effectue par couches successives.