Contribution au développement d'une nouvelle génération de limes endodontiques en alliage à mémoire de forme monocristallin cuivreux

Contribution to the development of a new generation of endodontic files in copper-based single crystal shape memory alloy

• Auteur / Autrice : Paul Xolin
• Direction : Tarak Ben Zineb, Marc Engels-Deutsch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des matériaux
• Date : Soutenance le 04/12/2020
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (Metz ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Etienne Patoor
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tarak Ben Zineb, Marc Engels-Deutsch, Ziad Moumni, Laurence Jordan, Christophe Collard, Martine Guigand, Nadia Bahlouli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ziad Moumni, Laurence Jordan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Torsion (mécanique)

Flexion (mécanique)

Cuivre -- Alliages

Monocristaux

Alliages à mémoire de forme

Limes (outils)

Endodontie

Mots clés libres

Limes endodontiques

Alliage à mémoire de forme

Cu-Al-Be monocristallin

Ni-Ti polycristallin

Flexion-torsion combinées

Endodontic files

Shape Memory Alloys

Single-crystal Cu-Al-Be

Polycrystalline Ni-Ti

Combined bending-torsion

Résumé

Les dernières avancées réalisées dans le domaine de l’instrumentation canalaire ont permis de rendre le traitement endodontique plus rapide et plus efficace. L’amélioration des limes endodontiques au travers des géométries instrumentales, mouvement de travail ou propriétés mécaniques du matériau constitutif de l’instrument ont rendu le traitement plus sûr dans la préservation de l’organe dentaire et des tissus parodontaux environnants. Néanmoins, peu de recherches se sont portées sur l’utilisation d’Alliage à Mémoire de Forme (AMF) différents du Nickel-Titane (Ni-Ti). Ce travail se propose d’étudier une potentielle utilisation en endodontie d’un nouvel AMF doté de propriétés antimicrobiennes très prometteuses : le Cuivre-Aluminium-Béryllium (Cu-Al-Be) monocristallin. Cette étude se fait au travers d’une approche expérimentale, au moyen d’un dispositif d’essais innovant, capable d’appliquer des chargements combinés ou séparés de flexion et de torsion. Ces chargements sont les principales sollicitations appliquées aux limes endodontiques lors du traitement canalaire. Une approche numérique vient compléter les études expérimentales, avec un modèle éléments-finis représentatif des chargements appliqués par le dispositif d’essais. Un programme de génération de modèles géométriques de limes endodontiques est développé et permet de représenter les réponses obtenues expérimentalement à l’aide de deux lois de comportement thermomécaniques adaptées aux AMF polycristallins et monocristallins. Enfin, à l’aide de ces deux outils, un plan d’expérience capable de déterminer l’influence des paramètres géométriques d’une lime endodontique sur sa réponse mécanique est réalisé et apporte une aide précieuse à la décision pour le choix d’une géométrie et d’une utilisation adaptée pour ces limes endodontiques en Cu-Al-Be monocristallin.

Recent enhancements in canal instrumentation area have significantly improved the endodontic treatment making it faster and more efficient. The improvement of endodontic file quality through the instrument geometry, operating motion, and material properties made the endodontic treatment safer and thereby preserving the tooth and the surrounding periodontal tissues. Nevertheless, few research works investigated the possibility of using an alternative shape memory alloy (SMA) to the Nickel-Titanium (NiTi). This PhD work focuses on investigating the possibility of use in endodontic of Cu-based SMA having promising antimicrobial properties I.e. the Copper-Aluminum-Beryllium (Cu-Al-Be) single crystal SMA. The present study is based on an experimental approach using an original testing device able to apply bending and torsion loading in separate or combined way. Such solicitations are mainly induced by the curvature of the dental canal while the mechanical preparation. A numerical approach completes this experimental part by considering a finite element model representative of the file geometry, the thermomechanical behavior of the Cu-based single crystal or NiTi polycrystal SMAs and the bending- torsion loading and boundary conditions. A developed numerical tool allowed to build a parametrized geometry of an endodontic file and mesh it with tetrahedral finite elements in order to numerically analyze its response under combined bending-torsion loading. Based on these two approaches, an experience plan was carried out in order to analyze the influence of geometrical parameters on the response of endodontic files made of Cu-based single crystal SMA. It could be a precious tool for decision aid in choosing endodontic file geometry and its adapted use for root canal preparation.