Propriétés des ultrasons en odontologie

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Techniques conventionnelles d’avulsion

Instrumentations manuelles

Matériels et applications

Pour extraire une dent, l’attache épithelio-conjonctive est décollée grâce à un syndesmotome qui peut être droit, coudé ou en forme de faucille.
Dans la pratique, le syndesmotome est un atout en présence de racines juxta gingivales car il facilite l’accès au desmodonte et permet ainsi la préhension de la dent à l’aide du davier.
La dent est ensuite luxée grâce à un élévateur (droit ou coudé) placé perpendiculairement à son grand axe. La luxation est occasionnée par un mouvement de rotation qui rompt l’attache dento-alvéolaire.
Le davier sert à mobiliser et luxer la dent par des mouvements de rotation pour les dents dont la racine est de section ronde (prémolaires mandibulaire et canines), et des mouvements dans le sens vestibulo-lingual pour les autres dents (molaires, prémolaires maxillaires et incisives mandibulaires).
La révision alvéolaire à l’aide d’une curette est réalisée pour éliminer les débris osseux et le tissu granulomateux. Cette étape permet de vérifier également l’intégrité de la paroi alvéolaire ; le risque de fracture alvéolaire étant fréquent lors d’avulsions avec les instruments manuels.

Limites

De nombreux risques sont associés à l’utilisation de ces instruments tels que :
– une fracture de la couronne et/ou de la racine et/ou des corticales osseuses,
– une perte du point d’appui,
– des dommages aux dents adjacentes,
– des lésions des tissus mous,
– un traumatisme postopératoire important.
Les instruments manuels sont efficaces mais peu manœuvrables et limitent la visibilité. Ils augmentent les efforts du praticien et rallongent la durée des interventions. Leur utilisation reste assez traumatisante pour le patient.

Résorption osseuse

Lors des six premiers mois suivant l’avulsion, une résorption post-extractionnelle physiologique apparait, variable en fonction de la quantité d’os résiduel. Parfois, l’utilisation d’une instrumentation rotative peut aggraver ce processus.
La suppression de l’os à l’aide des instruments rotatifs nécessite la réclinaison d’un lambeau pour la visibilité du champ opératoire et des éléments anatomiques voisins. Cependant, ce lambeau muco-périosté :
limite, au niveau osseux, l’apport sanguin provenant du périoste (3),
ralentit la cicatrisation,
provoque une résorption osseuse (4),
provoque un affaissement des tissus mous. (5)
Ces effets néfastes sont aussi visibles sur les dents adjacentes. (6)

Interférence thermique

Les instruments rotatifs génèrent de la chaleur et produisent de nombreux débris pouvant interférer avec la cicatrisation. (7)
Les ostéotomies réalisées à la fraise provoquent une accumulation considérable de fragments d’os sur les surfaces due à l’énergie cinétique élevée et à la pression de coupe importante. (8)
La production de chaleur pendant le fraisage osseux peut produire une ostéonécrose et nuire à la régénération osseuse. (9)
Une inflammation accrue se manifeste et induit l’augmentation des cytokines pro-inflammatoires et l’activation des ostéoclastes entrainant une perte osseuse alvéolaire importante. (10)
Il est donc indispensable d’avoir une bonne irrigation sous peine d’échauffement à l’origine d’une alvéolyse accélérée et de douleurs post-opératoires.
Toutefois l’eau utilisée par le système d’irrigation interne est non stérile ce qui reste potentiellement contaminant pour le site opératoire. Il est cependant possible d’utiliser une irrigation externe avec de l’eau stérile ou du sérum physiologique.

Accessibilité complexe

Au niveau des zones difficiles d’accès, les contre-angles et les turbines qui disposent d’une tête encombrante ne peuvent pas être employés. Les pièces à main, quant à elles, permettent l’utilisation d’instruments à cols longs pour intervenir en profondeur. Cependant, la coupe se fait avec un faible contrôle visuel ce qui augmente le risque d’entrainer des dommages dû à l’agressivité des fraises.

Dommages accidentels

Les instruments rotatifs réalisent des coupes rapides et ne permettent pas le contrôle de la profondeur. Utilisés de manière inadaptée, ils peuvent léser par contact accidentel les tissus mous (nerfs, vaisseaux, gencive, muscles, membrane sinusienne…etc.). (11) Les dommages involontaires occasionnés à ces derniers sont la principale limite de ces instruments. (12)
La visualisation du champ opératoire est primordiale, or elle peut être limitée par les saignements occasionnés lors de l’intervention chirurgicale. (13)

Traumatisme per et post-opératoire

Les instruments rotatifs augmentent le stress et l’inquiétude du patient dû aux répercussions des macro-vibrations et le bruit qu’elles génèrent. (13)
Le traumatisme postopératoire est proportionnel à la durée et/ou à la difficulté de l’intervention.
Il peut se caractériser par une douleur, un œdème, un gonflement, un trismus…etc.
L’utilisation des instruments rotatifs peut générer d’autres problèmes tels que :
. une hémorragie suite à une lésion vasculaire, un traumatisme des dents adjacentes.
. une communication bucco sinusienne, une alvéolite. (1)

Critères de difficulté des extractions

Ankylose

L’ankylose dentaire est une affection asymptomatique qui peut être diagnostiquée :
histologiquement : la colonisation de l’espace ligamentaire par du tissu osseux entraine la fusion de la racine à l’os alvéolaire.
cliniquement : une dent ankylosée présente un son métallique clair caractéristique, alors qu’une dent saine présente un son mat et sourd.
radiologiquement : l’absence du ligament desmodontal se caractérise par une limite floue entre la dent et l’os alvéolaire. (20,21)
Les causes de l’ankylose sont multiples. Elle survient principalement suite à un traumatisme, un bruxisme, une réimplantation, un traitement orthodontique ou simplement chez le sujet âgé.
La dent ankylosée ne présente plus de mobilité ce qui entraine un risque de fracture de la racine et/ou de l’os alvéolaire. Il est donc nécessaire de recréer un espace entre l’os alvéolaire et la racine pour éliminer la zone d’adhérence.
Les techniques conventionnelles utilisées pour augmenter cet espace consistent : à utiliser un élévateur et un maillet. Cela peut provoquer une fracture de l’os alvéolaire, endommager l’articulation temporo-mandibulaire et engendrer un stress chez le patient. à éliminer l’os alvéolaire avec un instrument rotatif pour y insérer un élévateur. Cela engendre une perte osseuse importante mais reste la technique la plus répandue.
Comme ces techniques conventionnelles sont invasives, il est préférable d’utiliser des techniques qui minimisent la perte osseuse et ainsi obtenir une situation favorable à la pose d’implants. (3,22)

Morphologies apicales complexes

Les racines peuvent avoir des morphologies apicales complexes (coudées, en baguette de tambour…). Dans ces cas, il est difficile d’extraire la dent sans fracturer le tiers apical.
Pour diminuer ce risque, les racines doivent être séparées.
Cependant, si la racine se fracture, l’objectif sera d’enlever l’apex en respectant l’os.
Plusieurs méthodes vont se présenter :
Mobiliser l’apex avec un élévateur adapté (élévateur d’apex ASH, syndesmotome de Bernard ou périotome). (2)
Fraiser le morceau de racine fracturée puis éliminer les débris dentaires. Cet acte peut cependant entrainer une destruction osseuse car la limite entre l’os et la racine est difficilement repérable. Réaliser une alvéolectomie au niveau de la paroi vestibulaire. L’objectif est de débloquer l’apex pour permettre l’avulsion selon les moyens habituels. (1)
Le fraisage osseux peut être conséquent et il est inévitablement accompagné de la réclinaison d’un lambeau muco-périosté. Il en résultera un traumatisme post-opératoire ainsi qu’un défaut osseux compliquant ainsi les techniques de remplacement de la dent. (14)

Racines divergentes

Une dent peut être constituée de racines divergentes qui s’orientent dans des directions opposées. La luxation directe dans le grand axe de la dent est ainsi difficilement réalisable sans la fracturer. Dans ce cas, il est indispensable de séparer les racines pour obtenir leur mobilité indépendante et les extraire distinctement.
Cette séparation favorise une avulsion atraumatique ; la pression exercée sur l’os est réduite et le risque de fracturer la racine est diminué.

Racines résiduelles

Les racines résiduelles, c’est-à-dire sans partie coronaire, peuvent être juxta gingivales ou juxta osseuses. Cette absence coronaire, souvent associée à des racines cariées, ne permet pas la mobilisation directe de la dent par l’élévateur ou le davier.
L’extraction se fera par les techniques conventionnelles telles que :
. le sectionnement des racines.
. le retrait des contre-dépouilles dentaires et/ou osseuses. (23)
Pour permettre le positionnement de l’élévateur (et/ou du davier) et obtenir un appui facilitant l’extraction, les instruments rotatifs permettent de créer, au niveau de la racine restante, une encoche dans l’os (alvéolectomie). Toutefois, afin de préserver la table osseuse et les septa proximaux, cette alvéolectomie doit être minime. (1)

Dent incluse

On parle de dent incluse lorsque la dent n’est pas présente sur l’arcade à la date normale d’éruption et que son sac péricoronaire n’est pas en communication avec la cavité buccale. (2) L’inclusion de la dent peut être :
totale lorsque la dent est entièrement recouverte d’os.
partielle lorsque la dent n’est pas totalement recouverte de tissu osseux, mais que la muqueuse buccale la recouvre entièrement.
Pour extraire les dents incluses, il est nécessaire :
d’élever un lambeau d’épaisseur totale pour visualiser les différents éléments anatomiques et les protéger, de réaliser une résection osseuse pour dégager la dent incluse, de séparer la couronne et les racines, de luxer la dent à l’aide d’un élévateur placé en mésial. (1)
L’extraction de dent incluse peut s’accompagner de complications post-chirurgicales importantes (douleur, gonflement, œdème, dysesthésie, infection, fracture…). (24,25)

Principe de la piézochirurgie

Les Ultrasons

Généralités

Par définition, une onde caractérise un phénomène vibratoire se propageant sur un support physique. Les ultrasons sont des ondes sonores de haute fréquence (supérieur à 20 kHz) inaudibles et inoffensives pour l’homme. Elles sont caractérisées par :
. un déplacement longitudinal.
. une propagation dans un milieu.
une réflexion et une absorption à l’interface des différentes surfaces rencontrées.
Par un phénomène d’agitation, les vibrations ultrasoniques facilitent le clivage des interfaces entre deux corps de natures différentes. (26)
Trois types de systèmes sont utilisés pour générer des ultrasons : les systèmes piézoélectriques, magnétostatiques et soniques.
Ils utilisent la transformation de l’énergie électrique transportée par des courants alternatifs en énergie mécanique (phénomène vibratoire). (27)

Propriétés des ultrasons en odontologie

Les fréquences des ultrasons utilisées en odontologie sont de 20 à 40kHz.
Quand les ondes se propagent dans les tissus biologiques, elles provoquent des effets mécaniques (modification de pression, tension, contrainte de cisaillement, expansion, compression, vélocité et accélération dans les milieux traversés).
Dans un milieu absorbant (dent et parodonte) l’énergie mécanique est convertie en chaleur, ce qui entraine une élévation de la température.
Dans un milieu aqueux (fluide, irrigation), les ultrasons peuvent provoquer le phénomène de cavitation et faire apparaître des micro-courants locaux.

La piézoélectricité

Historique

L’effet piézoélectrique est un phénomène naturel utilisé depuis plus de 3000 ans de façon inconsciente par les indiens de Ceylan et leurs chamanes.
En 1880, deux frères Pierre et Jacques Curie, découvrent et prouvent l’effet piézoélectrique direct. (28)
En 1881, Gabriel Lippmann, s’empare de la découverte des frères Curie et suggère l’effet piézoélectrique inverse. Cet effet sera confirmé et prouvé par les frères Curie. (29)
Entre 1916 et 1917, Paul Langevin et Constantin Chilowski, trouvent une application à l’effet piézoélectrique et inventent le SONAR (création du 1er générateur à ultrasons).
Pendant la 2ème guerre mondiale, le principe piézoélectrique se développe grâce à la découverte des propriétés piézoélectriques des céramiques de synthèse. Depuis, son champ d’application s’est élargi pour des usages de la vie quotidienne (briquet, allume gaz…).

Ultrasons appliqués à l’odontologie

En 1953, suite aux premiers rapports écrits par Catuna sur les effets coupants des ultrasons sur le tissu dentaire, ces derniers s’imposent en parodontologie et en endodontie. (30)
En 1975 et 1981, Horton propose l’utilisation des instruments ultrasoniques pour la réalisation d’ostéotomies. De ses recherches, il conclut qu’il est possible de réaliser des ostéotomies de façon simple et précise avec les ultrasons. Il observe également que les instruments ultrasoniques permettent une meilleure cicatrisation osseuse (formation d’ostéoïdes en surface) (31)
En 1997, Vercellotti, réutilise les ultrasons pour des actes de chirurgie buccale. A cette époque, il tente l’utilisation des instruments ultrasoniques pour réaliser l’avulsion d’une canine ankylosée. A l’issue de cette expérience, il constate les limites de cette instrumentation en chirurgie osseuse telles que l’inefficacité de coupe et la nécrose osseuse due à l’élévation de la température. Ainsi, en 1998, Vercellotti invente, en collaboration avec la société Mectron, le premier appareil ayant la capacité de produire des micro-vibrations à ultrasons avec une puissance adaptée à la chirurgie osseuse. Il donnera le nom de « Piezosurgery » à la chirurgie osseuse piézoélectrique moderne. (32,33)
Dans la même année, Torella réalise le premier cas d’élévation du plancher du sinus maxillaire à l’aide d’une instrumentation ultrasonique et observe que ce système préserve les tissus non minéralisés. (34,35)

Effet piézoélectrique

La piézoélectricité (du grec « piezen » signifiant « presser » ou « comprimer ») décrit la propriété que disposent certains corps à se polariser électriquement sous l’effet d’une contrainte mécanique et à se déformer sous l’action d’un champ électrique. (36)
Ce phénomène physique est spécifique à certains cristaux (quartz, tourmaline, sel de seignette, titanate de baryum…). En effet, ces cristaux disposent d’une structure anatomique particulière (absence de centre de symétrie) qui leur confère ce caractère piézoélectrique. (37–39)
Il existe deux effets piézoélectriques :
L’effet piézoélectrique direct : lorsqu’on soumet un cristal à une contrainte mécanique, sa structure atomique se modifie entrainant un déplacement des centres de gravité des charges électriques (positives et négatives). Les différentes faces de la structure se polarisent, une différence de potentiel apparait, et un courant électrique est généré. (40– 42)

Le système piézoélectrique

Le dispositif piézoélectrique est constitué des éléments suivants :
. un générateur.
. un système d’irrigation.
. une pièce à main des inserts.
Comme les systèmes à ultrasons de prophylaxies (détartreurs), les appareils de piézochirurgie se basent sur le principe de piézoélectrité. Ils se différencient par des caractéristiques qui leur sont propres :
une puissance plus élevée (3 à 5 fois supérieure). une modulation de la fréquence et de la puissance du générateur (37), la masse, la dureté, et la forme des inserts. (39)
Ces spécificités réunies confèrent aux appareils de piézochirurgie une capacité de coupe sur les tissus durs.

Générateurs

Le générateur constitue le cœur électronique de l’appareil piézoélectrique.
Il transforme un courant de basse fréquence (50Hz) en un courant alternatif périodique de moyenne fréquence (20 kHz à 40 kHz).
Contrairement aux courants continus (générateurs conventionnels non chirurgicaux), le courant est modulé en amplitude procurant deux plages d’intensité variables (variations en dents de scie). A ces variations sont ajoutées une modulation en fréquence avec une augmentation périodique de la puissance.
Ces différentes variations sont gérées électroniquement. (43)

Système d’irrigation

Tous les générateurs sont pourvus d’un système d’irrigation externe composé :
d’une pompe péristaltique permettant une irrigation contrôlée à débit réglable (0 et 150 ml/min) (39), d’une solution stérile, fixée au générateur par une potence, qui doit être réfrigérée à 4°C pour augmenter l’efficacité du refroidissement. (13)
Les ultrasons produits par le générateur peuvent provoquer des effets thermiques susceptibles de brûler les tissus biologiques. Ces effets sont proportionnels à l’énergie vibratoire et au temps d’exposition de l’insert sur les tissus.
Pour éviter la nécrose des tissus, le système piézoélectrique maintient une température en dessous de 47° grâce à l’application d’une irrigation continue. (12,44)

Phénomène de cavitation

La cavitation est la formation de microbulles de gaz à l’intérieur d’un liquide soumis aux ultrasons. L’apparition de la cavitation dépend de la puissance, de la fréquence des ultrasons, de la température, de la viscosité et de l’homogénéité du milieu ainsi que de la pression.
Ce phénomène résulte d’une variation de pression induite par les ultrasons. Lorsque la pression acoustique devient inférieure à la pression de vapeur saturante, une rupture de la cohésion moléculaire se produit. Des zones de dépressions apparaissent où le liquide change localement d’état pour devenir gazeux. Les bulles ainsi formées vont imploser et créer une onde de choc.
L’effet de cavitation entraine de nombreux effets bénéfiques :
un effet décapant sur les surfaces exposées.
le nettoyage des débris osseux au niveau des zones de coupe.
un effet hémostatique des vaisseaux sanguins (limitation de l’extravasation sanguine grâce à l’apparition d’oxygène) (47).
une visibilité du champ opératoire (dispersion du liquide sous forme d’aérosol et hémostase) (48), le maintien de la température de l’os sous 47°C.
une propriété antibactérienne (fragmentation de la paroi cellulaire bactérienne) améliorant les conditions de guérison. (27,37)

Pièce à main

La pièce à main est la partie de l’appareil piézoélectrique à l’origine des micro-vibrations. Elle utilise le phénomène de piézoélectricité inverse, fondé sur la propriété qu’ont certains cristaux à se déformer lorsqu’ils sont soumis à un champ électrique.
La pièce à main est constituée de pastilles céramiques à structures cristallines sur lesquelles s’applique un courant alternatif [1] entrainant leurs déformations (compression et dilatation). Ces déformations [3] génèrent des micro-vibrations qui vont être amplifiées [4] et se propager suivant l’axe de la pièce à main jusqu’à l’insert [5].
Sur l’extrémité arrière de la pièce à main se situe une contre masse [2] qui amortit les micro-vibrations et optimise le rendement électromécanique. (43,49)

Inserts

Les inserts constituent la partie travaillante des appareils de piézochirurgie et vont permettre la coupe osseuse. Leurs plages de vibration se situent entre 60 et 200 micromètres horizontalement et entre 20 et 60 micromètres verticalement. (45)
Pour limiter l’échauffement pendant leur utilisation, une irrigation supérieure à 30ml/min doit être appliquée en permanence.
Les inserts apparaissent sous différentes formes et différents revêtements et ont chacun des propriétés différentes.
Ils sont tous constitués d’acier à usage médical, alliage qui peut, selon les fabricants, être recouvert de nitrure de titane (aspect doré).
Afin de répondre à toutes les situations cliniques, les inserts sont dotés d’angulations différentes. (22) Pour la réalisation d’avulsions, des inserts spécifiques sont préconisés.

Inserts d’extraction

Les inserts d’extraction dentaire ont l’apparence de scalpels biseautés. Ils sont fins, en forme de périotome, et permettent de réaliser des extractions atraumatiques.
Les inserts seront positionnés entre la racine et l’os pour faciliter la rupture des interfaces solides et obtenir un clivage peu traumatique.
Ils sont utilisés pour les avulsions dont l’accès est difficile et pour lesquelles l’environnement doit être préservé (dents incluses, ankylosées, apex résiduel et extraction suivie d’une mise en place immédiate d’implants).
Ils sont également utiles lors d’avulsion dentaire dont les racines sont à proximité du nerf alvéolaire inférieur et qu’il existe un risque de lésion de ce dernier.

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Table des matières

1. INTRODUCTION
2. TECHNIQUES CONVENTIONNELLES D’AVULSION
2.1. Instrumentations manuelles
2.1.1. Matériels et applications
2.1.2. Limites
2.2. Instrumentations rotatives
2.2.1. Matériels et applications
2.2.2. Limites
2.2.2.1. Résorption osseuse
2.2.2.2. Interférence thermique
2.2.2.3. Accessibilité complexe
2.2.2.4. Dommages accidentels
2.2.2.5. Traumatisme per et post-opératoire
2.3. Autres approches
3. CRITERES DE DIFFICULTE DES EXTRACTIONS
3.1. Ankylose
3.2. Morphologies apicales complexes
3.3. Racines divergentes
3.4. Racines résiduelles
3.5. Dent incluse
3.6. Corticale vestibulaire fine
4. LA PIEZOCHIRURGIE
4.1. Principe de la piézochirurgie
4.1.1. Les Ultrasons
4.1.1.1. Généralités
4.1.2. Propriétés des ultrasons en odontologie
4.2. La piézoélectricité
4.2.1. Historique
4.2.1.1. Ultrasons appliqués à l’odontologie
4.2.2. Effet piézoélectrique
4.3. Appareillage
4.3.1. Le système piézoélectrique
4.3.1.1. Générateurs
4.3.1.2. Système d’irrigation
4.3.1.3. Pièce à main
4.3.1.4. Inserts
4.3.2. Systèmes piézoélectriques actuels
4.3.2.1. Mectron
4.3.2.2. Acteon
4.4. Modalité d’utilisation
4.4.1. Intensité de la pression
4.4.2. Puissance
4.4.3. Niveau d’irrigation
4.5. Protocole chirurgical appliqué à l’extraction dentaire
4.5.1. Protocole
5. L’APPORT DE LA PIEZOCHIRURGIE LORS DES AVULSIONS COMPLEXES
5.1. Apports de la piézochirurgie
5.1.1. Qualité de coupe
5.1.2. Préservation de l’os
5.1.2.1. Observations cliniques
5.1.2.2. Observations histologiques
5.1.3. Préservation des tissus mous
5.1.4. Asepsie et absence d’échauffement
5.1.5. Avantages pour le patient
5.2. Tableau comparatif
5.3. Cas clinique
6. CONCLUSION
TABLE DES ILLUSTRATIONS
BIBLIOGRAPHIE

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