Réinterventions sur châssis métallique

La nécessité de réintervenir pour modifier la conception d’un châssis ou réparer la fracture d’un de ses composants constitue un motif de consultation relativement fréquent au sein du cabinet dentaire [¹]. Vermeulen et al. [²] ont évalué l’état des prothèses partielles réalisées sur 10 années et constaté la présence de fracture du châssis métallique dans 10 à 20 % des cas au bout de 5 ans et dans 27 à 44 % des cas au bout de 10 ans. Ces incidents techniques toujours inattendus sont sources de contrariétés pour le patient qui se voit momentanément privé de l’usage de sa prothèse. Le praticien doit choisir le traitement le plus approprié pour résoudre cette complication et le prothésiste doit lui aussi organiser le travail demandé en raison de son caractère imprévu et toujours urgent. Or, la gestion de ce temps de réalisation varie considérablement en fonction de la technique d’assemblage envisagée : brasage ou soudage au laser.

Le but de cet article est de comparer ces deux procédés et de mettre en évidence, à partir de deux situations cliniques, leurs avantages et inconvénients.

Quand réintervenir ?

Pour chaque incident technique rencontré, le praticien doit apporter la réponse la plus adaptée. Est-il préférable de réintervenir sachant que toute réparation entraîne inévitablement un point de faiblesse au sein de la pièce prothétique et une incertitude quant à sa pérennité ? Est-il préférable de procéder à la réalisation d’une nouvelle prothèse ? Les circonstances de survenue de l’incident, l’inspection minutieuse du châssis prenant en compte la qualité des matériaux constitutifs (repérage des signes de vieillissement par corrosion, déformation excessive de la zone jouxtant le point de fracture), la qualité d’adaptation de la prothèse sur les surfaces d’appui dentaires et ostéo-muqueuses, sont autant de paramètres qui doivent être examinés. La décision finale de modifier ou de refaire doit toujours être prise en fonction du coût, du pronostic et du bénéfice attendu pour le patient [³].

Deux types d’intervention sont envisageables : les modifications de la prothèse existante et la réparation suite à une fracture d’un des composants.

Modifications de la prothèse existante

Adjonction d’une dent et d’un crochet

La fracture d’une dent support de crochet est souvent le résultat d’un défaut d’évaluation de la situation clinique de la part du praticien, qui n’a parfois pas envisagé ou anticipé le pronostic défavorable d’une dent au moment de la conception du châssis métallique ou évalué à leurs justes mesures les contraintes qu’elle doit subir. Il se trouve alors dans l’obligation de procéder à son remplacement et, en cas d’extraction, au déplacement du crochet. L’adjonction d’un crochet façonné pour résoudre cette situation ne paraît pas répondre à des critères d’exigences thérapeutiques suffisants sauf s’il a été décidé de renouveler la prothèse à bref délai.

Modification d’un crochet existant

Les doléances post-prothétiques exprimées par le patient une fois la prothèse terminée concernent le manque de rétention et l’instabilité prothétique qui en résulte, ou le préjudice esthétique ressenti en raison de la visibilité excessive d’un crochet. Ces griefs peuvent être écartés si le praticien a procédé à une analyse préprothétique rigoureuse des moulages au paralléliseur : recherche d’une dent au profil trop plat dont il faut modifier les contours pour optimiser la rétention ou mise en évidence d’une ligne guide située en position trop occlusale qui compromet la discrétion du futur crochet [⁴-⁶]. La nécessité de modifier la morphologie ou la situation du crochet existant entraîne alors la réalisation d’un nouveau crochet coulé et sa liaison au châssis existant.

Extension de la plaque base métallique

La fracture accidentelle d’une dent isolée située à distance du tracé initial de la plaque est une complication plus délicate à gérer. La modification parfois complexe du tracé qui s’ensuit, l’extension de la plaque pour remplacer la dent fracturée et sa liaison au châssis existant par brasage sont incertaines dans le temps. Les faibles épaisseur et largeur de l’extension de plaque associées aux contraintes de mastication, l’oxydation inévitable du joint au moment du brasage à l’origine des problèmes de corrosion en bouche, sont deux facteurs qui accroissent le risque d’échec [⁷].

Réparation suite à une fracture d’un des composants

Fracture d’un crochet

La fracture d’un crochet peut survenir à la suite d’un accident de manipulation du patient : le resserrage opéré par ses soins dans la partie rigide du crochet ou l’habitude nuisible qui consiste à mordre sur la prothèse pour la mettre en place en sont les raisons principales.

Fracture d’un des éléments constitutifs du châssis

La fracture d’un des éléments constitutifs du châssis (une potence, une barre cingulo-coronaire, un crochet ou plus rarement une barre linguale) peut aussi se produire inopinément après sa mise en bouche, ou lors de l’activation d’un crochet par le praticien (^fig. 1). Ce type de complication résulte fréquemment d’un problème de fonderie survenu au moment de la coulée du châssis au laboratoire et qui a engendré des défauts intrinsèques de structure dans la pièce prothétique finale. L’opération qui consiste à recouler une faible proportion d’alliage (issue d’une masselotte) avec des plots d’alliages neufs n’est jamais recommandée, car elle accroît la présence de retassures et favorise les phénomènes de corrosion par modification des propriétés de l’alliage [⁷, ⁸]. De même, le choix d’un creuset inadapté à l’alliage coulé (un creuset graphite utilisé pour la coulée d’un alliage CoCr ferait chuter les valeurs de microdureté de l’alliage [⁸]), la surchauffe du métal en fusion ou un polissage insuffisant des pièces prothétiques, sont des facteurs aggravant la libération d’ions à l’origine de phénomènes de corrosion [⁷-⁹]. Le respect d’un protocole de coulée rigoureux est essentiel pour éviter ces échecs prévisibles.

Réintervention : comment ?

Le prothésiste dispose de deux techniques de correction et d’assemblage pour réintervenir : le brasage ou le soudage laser.

Brasage

Le brasage est un procédé thermique qui permet l’assemblage de pièces métalliques par l’interposition d’un métal d’apport dont le point de fusion inférieur à celui du métal de base permet de lier les éléments entre eux sans que la pièce métallique dans son ensemble ne subisse de déformations [⁷, ¹⁰]. Les brasures sur alliages précieux donnent des résultats satisfaisants, car leur composition est proche de celle du métal de base (ainsi les brasures d’alliages précieux sont à base d’or). Le joint obtenu est relativement homogène et l’assemblage final a toutes les chances de posséder de bonnes propriétés mécaniques. En revanche, le brasage des alliages non précieux présente certaines difficultés en raison du point de fusion très élevé de l’alliage de base (1 450 °C pour un alliage CoCrMo). Le brasage ne peut être réalisé qu’avec un apport de métal plus fusible et de composition légèrement différente. L’assemblage par coalescence qui en résulte est hétérogène en microstructure et en composition chimique. Ce nouvel alliage créé dans la zone de jonction est sensible aux phénomènes d’oxydation, puis aux phénomènes de corrosion en milieu buccal [⁷, ¹⁰]. Le brasage reste cependant aujourd’hui la technique d’assemblage la plus utilisée au sein des laboratoires de prothèses dentaires français.

Mode opératoire

La qualité d’un assemblage par brasure repose sur le respect d’un protocole opératoire rigoureux. La connaissance des propriétés des alliages est essentielle pour favoriser leur bonne compatibilité (mouillabilité, résistance mécanique, coefficient d’expansion, intervalle de fusion et module d’élasticité).

Situation clinique n° 1

Une patiente a consulté pour la fracture d’une dent support de crochet. Le châssis métallique était de conception récente (18 mois). L’extraction de 34 a été effectuée ; son adjonction sur la prothèse et le déplacement du crochet Nally-Martinet sur 33 demandés (^fig. 2). Une empreinte avec le châssis en place et une empreinte de l’arcade antagoniste ont été adressées au laboratoire pour procéder aux modifications :

– les empreintes ont été coulées et l’adjonction provisoire de la 34 sur cire réalisée ;

– une clef en silicone de repositionnement des dents prothétiques a été enregistrée, puis la résine et les dents situées à proximité de la zone à braser démontées ;

– sur une réplique en matériau réfractaire du moulage en plâtre, le crochet Nally-Martinet a été réalisé en cire, puis coulé par le procédé conventionnel de la cire perdue (^fig. 3) ;

– châssis et crochet ont été placés sur le moulage en plâtre, un logement aménagé dans l’épaisseur de la barre linguale pour permettre un positionnement correct de la potence du crochet. Un espacement minimal pour le brasage de 0,2 mm a dû être ménagé tout autour pour permettre à la brasure d’être aspirée par capillarité dans le joint en évitant la formation de porosités internes. Un sablage adéquat des parties à assembler a permis l’élimination des éventuelles contaminations (oxydes, sulfates ou phosphates) et favorisé un mouillage optimal de la brasure dans le joint ;

– l’ensemble, fixé à la résine Duralay® (RelianceDental LMG), a été retiré du moulage en plâtre et investi dans un revêtement à gros grains haute fusion de Dentsply. La masse de matériau réfractaire doit être la plus réduite possible pour éviter qu’elle n’absorbe trop la chaleur de la pièce à braser et la zone à braser doit être bien dégagée (^fig. 4). Le revêtement sera éventuellement préchauffé au four afin d’éliminer toute trace d’humidité. Prendre garde, cependant, au chauffage excessif du revêtement qui peut entraîner une contamination sulfurée de l’alliage et de la brasure ;

– un antiflux (sous forme de mine graphite) a été appliqué pour confiner le flux dans l’espace à braser ;

– puis, un flux (ou fondant) adapté à l’alliage de base a été étalé sous forme de pâte liquide, sans excès, sur les parois du métal de base pour éviter l’obtention d’une brasure poreuse. Le paillon de brasure peut en être également enduit. Ce flux (ou fondant) permet le décapage de l’alliage, le bon écoulement de la brasure dans le joint et la dissolution des sulfures et oxydes formés ;

– une flamme mal réglée se révèle oxydante. Aussi, le chalumeau doit être réglé pour que la flamme soit pointue, courte, puis dirigée depuis le côté opposé à l’apport de la brasure pour en favoriser un écoulement optimal [⁷] ;

– quand le métal est devenu de couleur rouge orangé, le paillon de brasure a été mis au contact de l’alliage de base et l’ensemble chauffé au chalumeau aussi rapidement que possible. La brasure doit couler parfaitement dans le joint et c’est la chaleur du métal qui doit faire fondre la brasure. L’irrégularité de chauffe, le contrôle difficile de la flamme, l’incertitude quant à la température d’utilisation sont les principales difficultés auxquelles le prothésiste est systématiquement confronté [⁷, ¹⁰] ;

– le flux refroidi sous forme d’une pellicule vitreuse a été éliminé par sablage [⁷] ;

– la finition s’est faite par polissage manuel avec des pointes montées, des disques abrasifs en caoutchouc imprégnés d’abrasifs, des fraises « à finir » et des pâtes à polir, puis des meulettes en peau de chamois pour parfaire le brillantage ;

– le prothésiste a procédé enfin au remontage des dents à partir de la clef en silicone, puis à la polymérisation de la résine des selles prothétiques (^fig. 5 et ⁶).

Les inconvénients inhérents à l’utilisation de cette technique sont nombreux :

– le temps de mise en œuvre est long et la technique délicate, très opérateur-dépendante. En moyenne, une journée de travail est à prévoir pour ce type d’intervention si l’on prend en compte le respect du temps d’attente nécessaire au bon déroulement de chaque étape ;

– la multiplication des étapes intermédiaires et la manipulation de différents matériaux majorent le risque d’erreurs d’ajustage à la fin de la chaîne opératoire ;

– le brasage du titane et de ses alliages est impossible en raison de leur haut point de fusion (1 660 °C) et de leur extrême réactivité à l’oxygène lors du chauffage au chalumeau ;

– les pièces brasées en métal non précieux (CoCrMo) sont sensibles à la corrosion, ce qui rend la prothèse réparée peu biocompatible.

Ce sont les raisons pour lesquelles le brasage conventionnel se voit aujourd’hui critiqué par les métallurgistes et les toxicologues.

Soudage laser

Le recours à la technique du soudage au laser Nd:Yag pulsé constitue une alternative très avantageuse pour le laboratoire. Son utilisation en odontologie est de plus en plus répandue, mais pour des raisons économiques, certaines petites structures tardent encore à investir. Pourtant, le développement de cette technologie est souhaitable pour de multiples raisons :

• d’un point de vue métallurgique, le soudage permet l’assemblage par fusion directe des composants prothétiques entre eux. Si l’interposition d’un fil d’apport est nécessaire – ce qui est souvent le cas lors des corrections ou réparation – dans la mesure où la puissance délivrée par la machine permet d’obtenir des concentrations extraordinaires d’énergie, il est possible d’utiliser des paillons d’alliages de même nature. Le joint soudé obtenu est plus homogène en composition [⁷, ¹⁰-¹²]. Grâce à l’utilisation concomitante d’un gaz de couverture d’argon dans l’enceinte de soudage, les problèmes d’oxydation aux alentours du point d’impact disparaissent, ce qui est essentiel lorsque l’on soude du titane et du chrome. Les risques de corrosion sont donc minorés, comparés au brasage. Enfin, la pression exercée par ce flux d’argon sur le métal en fusion permet d’améliorer la profondeur de soudage [¹¹-¹³] ;

• d’un point de vue pratique, l’utilisation de cette technique permet également de simplifier certaines rectifications, soit par ajouts de matériau (par exemple renforcer un point de contact, combler un défaut ou une porosité), soit par des tirs lasers « stratégiques » pour corriger des distorsions et améliorer la précision de l’ajustage. En effet, au cours de la solidification quasi immédiate du métal fondu, il se produit un phénomène de rétraction qui tire légèrement sur les parois du joint. L’usage d’un fil d’apport permet de mieux contrôler ce problème ;

• d’un point de vue ergonomique, l’amélioration de la productivité et des conditions de travail est réelle, une baisse de coûts de fonctionnement en termes d’investissement en matériau et en immobilisation de personnel est obtenue. Le soudage au laser peut être effectué plus rapidement et dès réception du travail. La possibilité de concentrer une très grande quantité d’énergie sur une très petite surface en un laps de temps de l’ordre de quelques millisecondes permet une très faible diffusion thermique au sein de la pièce prothétique. La réparation peut se faire avec une extrême précision sans avoir à protéger les éléments cosmétiques d’un éventuel endommagement, directement sur le moulage en plâtre. Cela représente un gain de temps de travail très significatif (jusqu’à 80 %) par comparaison au brasage conventionnel.

Mode opératoire

La simplicité d’utilisation de la machine est réelle, mais requiert l’acquisition indispensable d’un minimum de connaissances par une formation théorique et pratique [¹⁴, ¹⁵]. En effet, chaque machine possède ses propres caractéristiques (des puissances et des possibilités de réglage multiples). Chaque industriel livre son appareil avec des paramètres de soudage qui ne sont qu’indicatifs et le prothésiste doit établir seul son propre cahier des charges et se forger sa propre expérience. Il n’existe aucun moyen de contrôle non destructif de la soudure et la technique opératoire, très opérateur-dépendante et non codifiée actuellement, peut conduire à des échecs fâcheux [¹⁵-¹⁷] (^fig. 7).

Le prothésiste devrait connaître impérativement :

– le comportement au soudage de chaque type d’alliage, sachant qu’en fonction de leur nature et de leur composition, certains sont plus difficiles à souder, voire non soudables par laser [¹²] ;

– les propriétés physico-chimiques de l’alliage (conductivité thermique et coefficient d’absorption du rayonnement à la longueur d’onde du Nd:Yag) indispensables pour moduler les paramètres de soudage [¹³, ¹⁴, ¹⁶, ¹⁷] ;

– les effets produits par l’interaction des paramètres laser entre eux : durée, fréquence et forme de l’impulsion, puissance ou tension (en fonction de la machine), choix du diamètre de la focale, réglage du débit d’argon, ainsi que leurs conséquences sur le matériau en termes de profondeur de soudage, d’absence de défauts internes tels que fissures ou porosités [¹¹-¹⁵] ;

– la technique de soudage et ses exigences : préparation des pièces avant soudage, forme du joint de soudure, protocole technique fonction de l’épaisseur de la pièce à souder, choix du diamètre et de la forme du matériau d’apport et son positionnement dans le joint de soudure, orientation de la pièce prothétique par rapport au faisceau laser… [¹⁵].

Cas clinique n° 2

Un patient s’est présenté à la consultation pour l’insertion finale de sa prothèse partielle mandibulaire. Le praticien en procédant à l’activation d’un crochet l’a cassé inopinément dans sa partie élastique. Un défaut de fonderie était probablement à l’origine de cette manipulation malheureuse. Le châssis et le moulage en plâtre ont été renvoyés au prothésiste pour la réalisation d’un nouveau crochet.

• Le crochet Nally-Martinet a été sectionné au disque à l’aplomb du taquet occlusal (^fig. 8). Sur une réplique en revêtement du moulage en plâtre, un nouveau crochet a été réalisé en cire, puis coulé par le procédé conventionnel de la cire perdue (^fig. 3 et ⁹).

• Après un polissage manuel, un sablage léger, puis un décapage à l’acétone des bords à souder, le crochet a été repositionné directement sur le moulage en plâtre en contact intime avec l’appui occlusal et le bandeau lingual.

• L’ensemble a été introduit dans la chambre de soudage d’un laser Nd:Yag (Mark Uno 65 d’Orotig®, Vérone, Italie) (^fig. 10). Les paramètres de soudage ont été fixés par l’opérateur ; le soudage a été réalisé en trois étapes très courtes.

• 2 groupes de points de fixation sur la face externe du châssis, à faible niveau d’énergie (puissance 1.0 kW, durée d’impulsion 6 ms, focale 1,2 mm) avec couverture d’argon ont permis la fixation légère des deux parties, sans distorsion (^fig. 11) [¹³, ¹⁵]. Le châssis retiré ensuite du moulage, le même protocole a été mis en œuvre du côté opposé, avec le même nombre de soudures pour chaque secteur. Pour s’assurer qu’aucune distorsion ne s’est produite, l’ajustage a pu être vérifié sur le moulage à tout moment.

• Le châssis a ensuite été repositionné sur le moulage en plâtre, tous les paramètres restant fixés, mais avec une focale abaissée à 0,4 mm pour accroître la densité d’énergie au point d’impact et donc la profondeur de soudure. Un cordon de soudure a été réalisé avec un recouvrement des points de soudure de l’ordre de 80 % pour permettre l’entretien du bain de fusion d’un côté, puis de l’autre. Un fil d’apport, placé à 45° par rapport à la surface de la pièce, a permis de combler les éventuels manques de matière décelés grâce aux loupes binoculaires. Enfin, la focale réglée de nouveau à 1,2 mm, une passe de lissage du cordon a été réalisée sur chaque face du châssis. Cette passe finale était indispensable pour gommer complètement les petits défauts de surface (trous, cratères, microfissures). Un polissage manuel a complété cette dernière opération (^fig. 12).

Les inconvénients de cette technique sont minimes, essentiellement liés aux limites actuelles des connaissances métallurgiques relatives à la maîtrise de l’interaction laser/matière. Ainsi, certaines zones d’ombre subsistent, notamment en ce qui concerne l’amélioration du comportement au soudage laser d’alliages réputés difficiles à souder comme les alliages à forte teneur en palladium, ou la tendance à la fissuration à chaud, parfois excessive de certains alliages (PdAg, NiCr ou CoCr). Ce phénomène est fortement dépendant :

1. de la composition chimique de l’alliage ;

2. du procédé laser.

En effet, à très hautes températures, certains éléments entrant dans la composition des alliages peuvent être volatilisés, et cet appauvrissement favorise la formation de fissures parfois débouchantes en surface. C’est le cas par exemple de l’argent dans les alliages PdAg ou du chrome et du bore dans les NiCr et CoCr. De même, l’affinement très important de la microstructure, mis en évidence dans tout joint soudé et résultant du refroidissement quasi instantané de l’alliage s’accompagne, pour les alliages non précieux, d’un durcissement important de l’alliage et de microfissures à l’interface des joints de grains. Ces microfissures sont directement liées aux contraintes résiduelles qui se produisent au sein de la zone fondue au moment du retrait à la solidification [¹², ¹³, ¹⁷-²⁰]. C’est pourquoi il est essentiel de maîtriser, pour chaque type d’alliage, les combinaisons de paramètres corrects de soudage pour limiter au maximum ces contraintes résiduelles. Actuellement, pour pallier ce problème, le recours à l’utilisation systématique d’un fil d’apport de composition identique permet d’améliorer la ductilité de la soudure et de réduire de façon significative la formation de ces fissures [¹², ¹³, ¹⁷-¹⁹]. Le recours à des traitements thermiques post-soudage est aussi une voie à explorer.

Conclusion

Le laser Nd:Yag pulsé permet de réaliser des travaux prothétiques de grande précision et d’excellente qualité en un minimum de temps quel que soit le type d’assemblage envisagé : en prothèse partielle pour la réparation de composants métalliques ou le positionnement des attachements, en prothèse fixée notamment pour résoudre les problèmes de passivation des armatures implanto-portées [¹⁹-²¹]. L’usage de la technologie laser est l’unique moyen pour assurer l’assemblage et la maintenance des prothèses en titane. Pour toutes ces raisons, il est essentiel de promouvoir le développement de cette technologie dans les laboratoires de prothèse.

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