Résultats en fatigue rotationnelle
Les valeurs moyennes de force avec laquelle 50% des échantillons résistent (et 50% fracturent) après 106 cycles, les déviations standard et intervalles de confiance respectifs sont répertoriés dans la table-3 et exposés dans la figure-8. Les connexions présentent des F50 moyenne de respectivement 71.83N pour le Easy Abutment, 70.17N pour le Easy Abutment sans mécanisme anti-rotationnel, 53.50N pour le Multi-Unit Abutment, 57.17N pour le Esthetic Alumina Abutment et de 56.43N pour le Esthetic Zirconia Abutment.
Statistiquement, deux groupes ont été identifiés :
1) Easy abutment et Easy abutment sans mécanisme anti-rotationnel.
2) Multi-unit abutment, Alumina abutment, Zirconia abutment.
Le groupe 1 présente une F50 (force à laquelle 50% des échantillons fracturent avant 106 cycles) de 70 à 72N, tandis que le groupe 2 se situe à une F50 de 53 à 58N.
Différents sites de fractures ont pu être observés suivant les types de connections testées :
Easy Abutment (figure 6a) : La vis en titane (Torq Tite) a toujours fracturé au niveau de la partie coronaire du filetage de l’implant (figure 5).
Easy Abutment avec ablation du mécanisme anti-rotationnel (figure 6b) : La vis en titane (Torq Tite) a fracturé, soit au niveau de la partie coronaire du filetage de l’implant, soit au niveau du col de l’implant (figure 5). Les images 1 et 2 illustrent ces niveaux de fractures.
Multi-Unit Abutment (figure 6c) : Les échecs se sont toujours manifestés par un arrachage de la petite vis en titane (Prosthetic Screw Multi-Unit) servant à la rétention de la couronne.
Esthetic Alumina Abutment (figure 6d) et Esthetic Zirconia Abutment (figure 6e) : Une dislocation entre les parties “métalliques” et “céramiques” du pilier suivie inconstamment par une fracture de la vis en titane (Torq Tite) au niveau du col de l’implant a été observée.
Image 1. Exemple de fracture de la vis au niveau de la partie coronaire du filetage de l’implant.
Table-3. Résistance à la Fatigue des Connections soumises au Test de Fatigue Rotationnelle.
F50 moyenne
[N] SD Intervalle de Confiance
--- Supérieur Inférieur
Easy Abutment 71.83 5.49 69.33 74.33
Easy Abutment avec ablation de
la connection interne 70.17 3.33
68.31 72.02 Multi-Unit Abutment 53.50 4.77 51.21 55.79 Esthetic Zirconia Abutment 57.17 3.98 54.95 59.38 Esthetic Alumina Abutment 56.43 6.23 53.66 59.20 F50 = force à laquelle 50% des échantillons fracturent avant 106 cycles
Figure-8. Représentation graphique de la limite d’endurance (F50) des 5 connexions testées avec la déviation standard.
Analyse au microscope à balayage électronique
La fractographie consiste à étudier la topographie d'une surface de fracture, nous donnant ainsi des informations sur les forces en action qui ont amené le matériau à se rompre. Elle nous permet également d'identifier l'origine de la fissure, son cheminement de propagation ainsi que la zone de rupture finale.
Le type de fracture qui est le résultat de contraintes rotationnelles répétitives est connu sous le nom de
« fracture de fatigue ». Ce genre de fracture évolue généralement en 3 phases : 1) Initiation, 2) Propagation, 3) Rupture finale. Dans le cas du titane, la rupture ductile finale de la pièce en titane se fait suite à une sollicitation mécanique maximale qui va provoquer la coalescence de microcavitations dans la structure métallique. La fracture se fait en trois stages : a) nucléation, b) croissance, et c) coalescence de microcavitations le long du trajet de la fissure. Ces microcavitations ou microcupules (« dimples ») sont associées aux limites de grains (fracture intergranulaire), au niveau d’inclusions ou de phases secondaires (fracture transgranulaire). Les microcavitations seront plutôt allongées lors d’une rupture en cisaillement (mode II ou III) ou de tension en mode I, ou bien équiaxiales lors d’une rupture de tension pure34.
Après fatigue rotationnelle, les pièces fracturées ont été observées au microscope optique et microscope à balayage. L’analyse de la surface de fracture pour le groupe A15 (15ème échantillon de la série du pilier Easy Abutment) est illustrée sur les images 3-19 suivantes.
L’image 4 montre l’implant ainsi que le fragment de vis fracturée se trouvant à l’intérieur et indique que la rupture se situait au niveau de la 1ère ou 2ème spire de la vis en titane (image 3) ; l’image 5 montre l’autre partie de cet échantillon (pilier Multi-Unit avec partie coronaire de la vis en titane fracturée).
L’image 6 nous indique « topographiquement » les 3 phases caractérisant l’évolution d’une fracture de fatigue ; on repère, sur la surface de fracture, la zone de rupture finale de la vis et la direction de propagation de la fissure indiquée par les flèches.
Les images 7-15 montrent que la fissure s’est propagée dans cette pièce à travers les grains (transgranulaire) (images 7-13), mais également à l’interface des grains (intergranulaire) (image 14,15).
A fort grossissement, on reconnaît les microcavitations (images 15) en forme de nid d’abeille caractéristiques du mécanisme de fracture de la majorité des alliages métalliques. A très fort grossissement, des lignes fines de fractures (hackles) sont visibles (images 10,11).
Les images 7-13 indiquent que la propagation de la fissure se fait dans un plan perpendiculaire à l’axe de la vis et de manière concentrique. Les images 14 et 15 quant à elles montrent un changement de
signe d’une rupture en tension (mode I), indiquant la progression de la fissure dans un plan parallèle à l’axe de la vis.
Les images 16-18 montrent une transition abrupte entre présence de microcavitations et apparition de bandes de cisaillement ; cette zone en particulier indique le passage de la fracture en phase de rupture finale (ductile).
Image 3. Niveau de fracture de l’échantillon n°15 du groupe A (A15).
Image 5. Echantillon A15 : pilier Multi-Unit avec la 2ème partie de la vis présente sur l’image 4.
Image 6. Direction de propagation.
Image 7. Zone indiquant le début de la phase de propagation (phase 2 de la fracture).
Image 9. Fissures transgranulaires à fort grossissement.
Image 10. Fissures transgranulaires et fines lignes de fissures.
Image 11. Fines lignes de fissures sur les facettes de fracture à très fort grossissement.
Image 12. Zone faisant partie de la phase de propagation.
Image 13. Fissures transgranulaires
Image 14. Zone indiquant un changement de direction de la propagation ; présence de microcavitations.
Image 15. Microcavitations à fort grossissement.
Image 17. Phase de rupture finale (III) ; transition entre bandes de cisaillement et microcavitations.
Image 18. Rupture finale : les bandes de cisaillement indiquent la direction de propagation.