Brevet FR2731146A1 — publié le 19960906

La présente invention concerne un tenon dentaire et plus particulièrement un tenon en matériau composite apte à contrôler la répartition directionnelle de la résistance mécanique aux contraintes qui s'exercent sur lui. On sait que lorsqu'on reconstitue une dent dépulpée, il est essentiel d'assurer la pérennité de la substance dentaire résiduelle, ce que l'on réalise habituellement au moyen de tenons métalliques, en alliage précieux ou non, qui sont vissés ou scellés dans le canal dentaire. On sait également que les grandes différences qui existent entre les caractéristiques mécaniques de ces tenons métalliques et la dentine de la dent sont la cause de la plupart des échecs qui se produisent dans ce type d'intervention et qui se traduisent par des descellements et/ou des fêlures des racines sous l'action des contraintes importantes engendrées par les forces de mastication. On a proposé de remédier à ces inconvénients en remplaçant les tenons métalliques par des tenons en matériau composite, essentiellement constitués de fibres de carbone disposées longitudinalement suivant l'axe du tenon qui sont noyées dans une résine durcissable. Bien que les tenons de ce type aient supprimé les inconvénients principaux associés aux tenons métalliques, ils ne sont cependant pas totalement satisfaisants car leurs caractéristiques mécaniques, et notamment leur direction de résistance maximale aux contraintes, sont les mêmes quelles que soient les applications envisagées. Un autre inconvénient de ce dernier type de tenons est que, les fibres de carbone étant électriquement conductrices, le tenon peut constituer une électrode, véhicule d'une corrosion électrochimique. Par ailleurs les tenons de ce type mettant en oeuvre des fibres de carbone sont de couleur noire ce qui limite leur utilisation dans certains cas de restauration esthétique. Les études morphologiques effectuées sur les axes d'insertion des dents dans les maxillaires ont démontré que les angles des contraintes occlusales exercées sur celles-ci varient considérablement. En effet, lors de la mastication, les dents subissent des contraintes qui sont appliquées sur celles-ci suivant des plages angulaires variées et qui dépendent notamment des angles formés par les axes d'insertion des dents antagonistes qui se rencontrent. Ainsi, pour les dents uniradiculées, ces axes d'insertion se confondent la plupart du temps avec les axes canalaires suivant lesquels sont insérés les tenons qui vont servir de renfort aux dents reconstituées. Pour les dents multiradiculées, et plus particulièrement pour les molaires, les axes canalaires des différentes racines étant divergents, on sait que ce ne sont plus uniquement les axes d'insertion des dents qui vont intervenir dans les contraintes subies par celles-ci mais les différentes pentes cuspidiennes, les crêtes, les fosses, autrement dit l'anatomie de la face triturante, qui vont conditionner l'angle d'application des forces occlusales auxquelles le tenon est soumis. La présente invention a pour but de proposer un moyen permettant de réaliser des tenons dont on peut régler la direction des axes privilégiés de résistance mécanique suivant la direction des contraintes auxquelles ils sont soumis et qui sont fonction du type de dents dans lesquelles ils sont insérés. La présente invention a ainsi pour objet un tenon dentaire en matériau composite caractérisé en ce qu'il est constitué d'une âme centrale, faite d'au moins un faisceau formé de fibres longitudinales, telles que par exemple des fibres de verre, qui est entourée d'une gaine constituée d'au moins une couche de fibres orientées, isotropes ou non, les fibres de l' & e centrale et celles de la gaine étant noyées dans une résine durcissable, les fibres de la gaine étant orientées d'un angle donné par rapport à l'axe longitudinal du tenon, de façon à ajuster à des valeurs respectives souhaitées la résistance à la traction longitudinale et transversale du tenon. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention la gaine est constituée d'au moins deux couches superposées de fibres, disposées symétriquement par rapport & l'axe longitudinal du tenon, les deux dites couches pouvant être tissées. Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention la gaine est constituée d'au moins une couche de fibres transversales. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention la gaine est recouverte d'une enveloppe mince comportant des cavités de rétention, cette enveloppe pouvant notamment être constituée d'une couche de fibres non jointives, et notamment des fibres unidirectionnelles longitudinales ou transversales. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe partielle axiale et longitudinale d'un premier mode de mise en oeuvre d'un tenon suivant l'invention. - la figure 2 est une vue en perspective partielle éclatée du tenon représenté sur la figure 1. - la figure 3 est une vue schématique partielle de la gaine externe du tenon représenté sur les figures 1 et 2 - la figure 4 est une vue schématique partielle d'une variante de mise en oeuvre de la gaine représentée sur la figure 3. - la figure 5 est une vue externe du tenon représenté sur les figures 1 à 4. - la figure 6 est une vue en coupe partielle axiale et longitudinale d'un second mode de mise en oeuvre d'un tenon suivant l'invention. - la figure 7 est une vue en perspective partielle éclatée du tenon représenté sur la figure 6. - la figure 8 est une vue schématique partielle de la gaine externe du tenon représenté sur les figures 6 et 7. - la figure 9 est une vue externe du tenon représenté sur les figures 6 à 8. - la figure 10 est une vue schématique partielle d'une variante de mise en oeuvre de la gaine représentée sur la figure 8. - la figure 11 est une vue externe d'une variante de mise en oeuvre d'un tenon suivant l'invention. Sur la figure 1, un tenon 1 suivant l'invention est constitué d'une âme 3 formée de fibres 5 dont les caractéristiques mécaniques sont isotropes et qui peuvent être notamment constituées par des fibres de verre, qui sont distribuées longitudinalement suivant l'axe yy' du tenon 1, sensiblement au centre de celui-ci, et qui sont noyées dans une matrice de résine durcissable telle que, par exemple, une résine epoxy. Autour de l'âme centrale 3, le tenon 1 suivant l'invention comporte une gaine 7 constituée de fibres à caractéristiques mécaniques anisotropes, telles que par exemple des fibres de carbone ou d'aramides ou, au contraire, des fibres à caractéristiques mécaniques isotropes telles que par exemple des fibres de verre. Les caractéristiques des fibres constituant la gaine 7, ainsi que leur disposition à l'intérieur de celle-ci sont fonction de la direction privilégiée de la résistance aux contraintes que l'on souhaite conférer au tenon 1. Dans un exemple de mise en oeuvre d'un premier type de tenon suivant l'invention, l'àme centrale 3 est formée de fibres isotropes 5, à savoir des fibres de verre, d'un diamètre D1=14 pin et qui représentent 50% du volume global de celui-ci. La gaine périphérique 7, ainsi que représenté sur les figures 2 et 3, est quant à elle constituée de deux séries de fibres de verre de diamètre D2=10 pin, qui sont disposées symétriquement par rapport à l'axe yy' du tenon 1 et qui forment par rapport à celui-ci des angles a de 400, à savoir une première série de fibres 8a qui sont enroulées autour de l'âme centrale 3, et une deuxième série de fibres 8b, de qualité identique à la première, et qui sont enroulées sur celles-ci. Ces deux séries de fibres représentant un volume global d'environ 32% de celui du tenon 1. La forme caractéristique du tenon 1, ainsi que représenté sur la figure 5, à savoir un corps constitué d'une partie cylindrique la suivie d'une partie tronconique lb est obtenue par usinage, et notamment par tournage, de la gaine externe 7. Un tel tenon présente les caractéristiques mécaniques suivantes (où ss représente l'angle de la sollicitation par rapport à l'axe longitudinal du tenon) - résistance à la traction longitudinale (B=00) 1200 MPa - résistance à la traction transversale (13=900) 810 MPa - module d'élasticité en traction 41 GPa - résistance au cisaillement 220 MPa La présente invention permet de modifier les résistances å la traction longitudinale et transversale du tenon 1 par la simple variation de l'angle a suivant lequel les fibres 8a et 8b de la gaine externe 7 sont enroulées sur l'rame 3. On a ainsi réalisé un tenon 1 du même type dont toutes les caractéristiques des fibres ainsi que leur disposition sont identiques aux valeurs de celles utilisées dans l'exemple précédent, mais dans lequel l'inclinaison a des fibres 8a et 8b de la gaine externe 7 est plus faible et a une valeur de 250. Les caractéristiques mécaniques d'un tel tenon sont alors les suivantes - résistance à la traction longitudinale (ss =00) 1310 MPa - résistance à la traction transversale (B=900) 690 MPa - module d'élasticité en traction 49 GPa - résistance au cisaillement 190 MPa On constate ainsi que ce second tenon 1 présente une meilleure résistance à la traction dans le sens longitudinal que le premier, alors que sa résistance à la traction transversale est plus faible. Le second tenon est ainsi davantage approprié a une utilisation en relation avec des canaux dentaires, ou des cavités de dents, dans lesquels la direction préférentielle des contraintes est essentiellement longitudinale. Tel est notamment le cas lorsque l'on fixe le tenon dans des deuxièmes prémolaires. Par contre lorsque les efforts ont une composante préférentielle transversale, le premier tenon est plus efficace que le second. Tel est notamment le cas lorsque l'on fixe le tenon dans des incisives ou des canines. Ainsi que représenté sur la figure 4, on peut également utiliser pour constituer la gaine 7, des fibres 8a et 8b qui forment une nappe tissée, l'angle a formé par ces fibres avec l'axe longitudinal yy' du tenon 1 étant déterminé ainsi qu'exposé précédemment. On a représenté sur les figures 6 à 9 une variante de mise en oeuvre d'un tenon suivant l'invention destinée & BR Ce tenon 1 est également constitué d'une âme 3 formée de fibres de quartz 5 de diamètre D3=9 pin qui sont noyées dans une matrice de résine époxy et qui représentent environ 35% du volume global du tenon 1. La gaine 7 est également constituée de fibres de quartz 8c de même diamètre, qui sont enroulées sur l' & e 3 perpendiculairement à l'axe longitudinal yy' de celle-ci (a= 900) et qui occupent environ 40% du volume global du tenon 1. Les caractéristiques mécaniques d'un tel tenon sont les suivantes - résistance à la traction longitudinale (8=00) 1050 MPa - résistance à la traction transversale (B=900) 950 MPa - module d'élasticité en traction 45 GPa - résistance au cisaillement 280 MPa On constate que ce tenon présente une résistance mécanique à la traction dans le sens transversal très voisin de sa résistance à la traction dans le sens longitudinal, ce qui le rend particulièrement apte à la constitution de tenons intradentinaires. On peut également, ainsi que représenté sur la figure 10, réaliser une gaine 7 constituée de trois couches de fibres, à savoir une première couche constituée de fibres transversales 8c (a 900), recouverte de deux couches 8a et 8b symétriques par rapport à l'axe longitudinal yy' du tenon et qui forment par rapport à celui-ci des angles donnés a de 450. L'âme 3 de ce tenon est formée des mêmes fibres utilisées dans l'exemple précédent, les volumes de l'rame 3 et de la gaine 7 représentant respectivement 35% et 40% du volume global du tenon 1. Dans cet exemple, le volume des fibres transversales est d'environ 20% du volume global du tenon 1. Les caractéristiques mécaniques d'un tel tenon sont les suivantes - résistance à la traction longitudinale (P=O") 1300 MPa - résistance à la traction transversale (B=900) 930 MPa - module d'élasticité en traction 47 GPa - résistance au cisaillement 310 MPa Ce mode de mise en oeuvre a permis, comme représenté sur le tableau précédent, d'améliorer la résistance à la traction longitudinale (cette résistance à la traction est passée de 1050 NPa à 1300 MPa) tout en ne diminuant que d'une faible valeur la résistance à la traction transversale (celle-ci est passée de 950 MPa à 920 MPa). On peut bien entendu utiliser, pour constituer la gaine périphérique 7 du tenon 1 des fibres possédant des caractéristiques mécaniques anisotropes, telles que par exemple des fibres d'aramide. On a ainsi remplacé, dans un tenon constitué ainsi que décrit dans l'exemple 1, les fibres de verre de la gaine externe par des fibres d'aramide. Les caractéristiques mécaniques du tenon ainsi obtenu sont les suivantes - résistance à la traction longitudinale (P=00)1280 MPa - résistance à la traction transversale (13=900)750 MPa - module d'élasticité en traction 55 GPa - résistance au cisaillement 250 MPa Ainsi que représenté sur la figure 11, et afin de faciliter l'adhésion des tenons suivant l'invention avec les ciments utilisés en art dentaire, on peut créer en surface de ceux-ci des macro-rétentions, notamment par usinage, et plus particulièrement par tournage ou décolletage.Afin d'éviter de détériorer la gaine 7, ce qui aurait pour effet de modifier les caractéristiques mécaniques du tenon, on surmoule celle-ci avec une enveloppe de résine 13 de faible épaisseur, par exemple de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres, et l'on crée dans cette résine les macro-rétentions, par exemple des gorges circulaires. Lorsque le faible diamètre de certains tenons, tels que par exemple les tenons intradentinaires, rend quasi impossible une telle mise en oeuvre, on réalise l'enveloppe au moyen de fibres unidirectionnelles, longitudinales ou transversales, dans laquelle on vient usiner les macro-rétentions 15. Outre la maîtrise des directions de plus grande résistance des tenons en matériau composite, la présente invention permet également d'améliorer leur caractère esthétique. En effet elle permet de faire appel a des matériaux intéressants, notamment par leur couleur, mais dont les qualités mécaniques sont insuffisantes pour constituer un tenon dentaire, dans la mesure où les caractéristiques de l'rame de ce tenon permettent de compenser celles de la gaine. REVENDICATIONS 1.- Tenon dentaire en matériau composite caractérisé en ce qu'il est constitué d'une âme centrale (3), faite d'au moins un faisceau de fibres (5), telles que par exemple des fibres de verre, qui est entourée d'une gaine (7) constituée d'au moins une couche de fibres (8a, 8b, 8c) orientées, isotropes ou non, les fibres (5) de l'âme centrale (3) et celles de la gaine (7) étant noyées dans une résine durcissable, les fibres (8a, 8b, 8c) de la gaine (7) étant orientées d'un angle donné (a) par rapport à l'axe longitudinal (yy') du tenon (1), de façon à ajuster à des valeurs respectives souhaitées la résistance à la traction longitudinale et transversale du tenon (1). 2.- Tenon suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'au moins un faisceau des fibres constituant l'âme du tenon (1) est formé de fibres longitudinales. 3.- Tenon suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la gaine (7) comprend au moins deux couches superposées de fibres (8a,8b) disposées symétriquement par rapport à l'axe (y,y')longitudinal du tenon (1). 4.- Tenon suivant la revendication 3 caractérisé en ce que les fibres (8a,8b) forment un angle (a) de 450 avec l'axe longitudinal (yy') du tenon (1). 5.- Tenon suivant l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que les deux dites couches (8a,8b) sont tissées. 6.- Tenon suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la gaine (7) comprend au moins une couche de fibres transversales (8c). 7.- Tenon suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le tenon (1) est pourvu sur sa périphérie de rétentions (15). 8.- Tenon suivant la revendication 7 caractérisé en ce que les rétentions sont réalisées dans la gaine (7). 9. Tenon suivant la revendication 7 caractérisé en ce que la gaine (7) est recouverte d'une enveloppe mince (13) comportant des cavités de rétention. 10.- Tenon suivant la revendication 9 caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée d'une couche de fibres non jointives, et notamment des fibres unidirectionnelles longitudinales ou transversales.