TDM à faisceau conique (CBCT) en orthodontie

I opinion _ CBCT
TDM à faisceau conique
(CBCT) en orthodontie
Auteurs_ Prof. Giampietro Farronato, Dr Francesca Bellincioni, Dr Margherita Colombo, Dr Daniela Falzone,
Dr Salvadori Sara, Dr Gaia Passaler & Dr Gianfranco Santamaria, Italie
_Céphalométrie 3D _les erreurs des systèmes de mesure résultant des ma-
Fig. 1
Le diagnostic orthodontique vise à identifier
les modifications dentoalvéolaires, squelettiques
et fonctionnelles du
complexe maxillo-facial.
Le diagnostic et le plan de
traitement reposent sur
une combinaison de modèles d’études, d’images
intra-buccales et extrabuccales et de radioFig. 2
graphies consistant habituellement en radiograFig. 1_Le i-CAT classique, phies panoramiques et céphalométriques.
un système d’imagerie dentaire à
faisceau conique en 3 dimensions
(Imaging Sciences International).
Fig. 2_Rendu et repères
céphalométriques en 3D.
Tableau I_Dose de rayonnement
efficace (rayonnement
de fond 8 µSv/jour).
Méthode
L’analyse céphalométrique joue un rôle majeur dans
le diagnostic et le plan de traitement. Généralement, cette
analyse fait intervenir trois projections différentes de
rayons X : téléradiographie latéro-latérale, téléradiographie postéro-antérieure et projection axiale. Toutefois,
les radiographies conventionnelles demeurent limitées,
en raison de leur représentation bidimensionnelle des
structures tridimensionnelles. Le système habituel, qui
analyse séparément chacune des trois dimensions, est
insuffisant compte tenu de la survenue fréquente de modifications dento-faciales dans l’espace tridimensionnel.
L’analyse céphalométrique conventionnelle présente
donc des limites, qui sont :
_les erreurs de projection radiographique, donnant lieu
à des agrandissements et des distorsions ;
Paramètres de balayage en kV Dose en µSv
Analyse céphalométrique
Téléradiographie latéro-latérale
Téléradiographie postéro-antérieure
TDM multibarrettes
CBCT
CBCT
20 I
CaD/CaM
4_ 2012
69 / 15 mA / 14.1 s
80
80
120 / 400 mA / 0.5 s
120 / 5 mA / 20 s
120 / 5 mA / 10 s
50
30
40
2370
110
60
nipulations de l’opérateur ;
_les erreurs d’identification des repères céphalométriques dues à la superposition des structures anatomiques ; et
_l’incapacité d’évaluer les trois dimensions du complexe
cranio-facial.1
L’introduction récente de la tomodensitométrie à
faisceau conique, abrégée CBCT (de l’anglais « Cone Beam
Computerized Tomography »), associée à l’informatique,
a permis l’intégration de cette nouvelle méthodologie
dans différents domaines de la dentisterie, notamment
l’orthodontie, où son utilisation est concluante (Fig. 1).2
L’utilisation de la CBCT apporte une visualisation réaliste de la morphologie tridimensionnelle des structures
squelettiques crâniennes. Lors de l’examen, le patient
est exposé à des niveaux de rayonnement similaires
à ceux d’une analyse céphalométrique conventionnelle
et la dose utilisée est jusqu’à 20 fois inférieure à celle
d’une TDM multibarrettes (Tableau 1).3
Le service d’orthodontie de l’université de Milan
applique à l’analyse céphalométrique, une nouvelle méthodologie faisant intervenir les trois dimensions. Cette
méthode, qui offre un moyen simple, efficace et reproductible, de réduire les erreurs dues aux manipulations
de l’opérateur,4 repose sur l’identification de 18 points
(10 médians et 8 latéraux), dont chacun est identifié sur
une coupe TDM de tissu dur, puis vérifiée sur les deux
coupes TDM restantes. Une vérification supplémentaire
est ensuite réalisée sur le rendu volumétrique généré par
le logiciel d’imagerie médicale SimPlant OMS (Materialise
Dental).
Les 18 points caractérisent 36 mesures dans les plans
sagittaux, verticaux et transversaux (Fig. 2). À l’université
de Milan, 44 patients présentant un schéma de classe I
squelettique normodivergent, ont été sélectionnés à
partir d’un panel de 500 balayages CBCT.
Le diagnostic céphalométrique du schéma de classe I
squelettique normodivergent, a été établi à l’école de
Milan. Les mêmes patients ont ensuite été analysés en
céphalométrie tridimensionnelle. Les résultats ont per-
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opinion _ CBCT
mis de déterminer une plage normale de valeurs pour
chaque mesure (Tableau 2).
GoSx – Me = 77,46 mm ± 2
GoDx – Me = 77,35 mm ± 2,03
CdSx – GoSx = 51,49 mm ± 3,69
La technique tridimensionnelle repousse les limites
de l’analyse bidimensionnelle à de nombreux égards :
CdDx – GoDx = 52,18 mm ± 3,48
S – GoSx = 80,05 mm ± 2,4
S – GoDx = 80,15 mm ± 2,37
ANS PNS ^ GoSx Me = 41,12° ± 0,81
_représentation efficace, sans distorsion, de la morphologie tridimensionnelle réelle des structures crâniennes,
permettant d’éviter les erreurs de projection et d’identification ;
_réduction des erreurs dues aux manipulations de
l’opérateur, découlant de la réalisation automatique
des mesures ;
_simplicité et reproductibilité de l’identification des
repères à l’aide de structures anatomiques réelles, sans
superposition ou problèmes de construction géométrique ;
_possibilité de réaliser l’analyse céphalométrique dans les
trois dimensions ; et
_possibilité d’analyser les modifications dento-squelettiques dans les trois dimensions, afin de déterminer le
traitement approprié.
ANS PNS ^ GoDx Me = 41,12° ± 0,9
S N ^ GoSx Me = 46,21° ± 1,11
S N ^ GoDx Me = 45,94° ± 1,24
CdSx GoSx Me = 118,88° ± 2,58
CdDx GoDx Me = 118,83 ± 2,51
CdSx GoSx N = 54,31° ± 1,22
CdDx GoDx N = 54,3° ± 1,2
N GoSx Me = 65,64° ± 0,98
N GoDx Me = 65,58° ± 1,09
PNS – A = 44,82 mm ± 1,1
S – N = 65,3 mm ± 1,35
N – Me = 106,33 mm ± 2,8
N – ANS = 47,92 mm ± 1,33
ANS – Me = 59,49 mm ± 1,62
S N A = 80,66° ± 0,89
S N B = 78,24° ± 0,93
A N B = 2,62° ± 0,31
Ba S N = 130,03° ± 1,76
_Plan orthodontico-chirurgical
turée, qui génèrent une image tridimensionnelle capturée par une caméra. En procédant ainsi, le logiciel détermine un nuage de points dont il définit les coordonnées
et crée finalement l’image tridimensionnelle (Fig. 3).5
L’introduction des techniques d’imagerie en trois
dimensions a révolutionné la phase de planification
du traitement orthodontico-chirurgical. L’utilisation de
l’ordinateur, concurremment avec le logiciel dédié, ouvre
la voie à un mode opératoire rapide, précis et normalisé.
La planification tridimensionnelle virtuelle implique les
points suivants :
Le modèle dentaire numérique est alors combiné
avec le balayage CBCT, qui permet une analyse très détaillée de la base osseuse (par balayage CBCT) et de la
structure dentaire (par balayage du modèle). L’examen
CBCT ne fournit pas assez de données sur la représentation détaillée des dents, nécessaires pour élaborer le
modèle orthodontique (Fig. 4).6
_balayage CBCT ;
_empreinte de haute définition ;
_repère d’alignement référentiel ;
_modèle numérique par balayage ; et
_interface CBCT de modèle numérique.
Une cire spécifique permettant un enregistrement
occlusal à trois points de contact, appelé guide radiologique, a été conçue pour obtenir une superposition
convenable. Le guide radiologique doit être appliqué sur
les dents, lors de la prise d’empreintes de haute définition.
Élaboré en cire Moyco (une cire extrêmement dure), il
est constitué d’un arc support et de trois billes en verre
calcique. Ce matériau est utilisé dans les modèles pour
ses propriétés radio-opaques. La cire est appliquée chez
le patient pendant le balayage CBCT, puis est placée entre
les arcades du modèle durant la lecture optique (Fig. 5).
La planification virtuelle permet la visualisation de
l’objectif du traitement chirurgical virtuel et l’obtention
du modèle orthodontique virtuel. Les empreintes de
haute définition sont réalisées en polysiloxane de vinyle,
qui garantit une grande précision des détails et est adapté
à la technique dite « en double
coulée ». Les modèles élaborés
au moyen de cette technique,
sont nécessaires pour réaliser un
balayage adéquat et ils nécessitent l’utilisation d’un modèle
intégral et d’éléments dentaires
individuels choisis à partir d’un
second modèle. Les balayages
d’éléments dentaires uniques
permettent l’analyse correcte
des points de contact. La lecture
optique du modèle est effectuée
par des scanners à lumière struc-
I
Tableau II_Plage normale
de valeurs.
Fig. 3_Modèle numérique.
Fig. 4_Interface CBCT
du modèle numérique.
Fig. 3
Fig. 4
CAD/CAM
4_ 2012
I 21
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Fig. 5_Guide radiologique.
Fig. 6_Rendu tridimensionnel
et sélection des structures
anatomiques.
Fig. 5
Fig. 6
Il est à noter que l’épaisseur de la cire n’a aucune incidence significative sur la fiabilité du balayage à rayons X
et par conséquent, sur les résultats de l’analyse céphalométrique. Le logiciel est en mesure de reconnaître la
présence et le volume des billes lors du balayage CBCT et
il les apparie à celles des surfaces correspondantes du
modèle. C’est actuellement la seule méthode pour obtenir une superposition des images avec une marge d’erreur
inférieure à 0,1 mm.7 Après l’acquisition des données, il est
possible de réaliser différents types d’analyses avant
l’acte chirurgical. Le logiciel dispose de puissants outils
de segmentation, qui permettent la séparation de la mandibule du complexe maxillo-facial et l’obtention de deux
images distinctes.
Cette méthode est applicable au plan orthodonticochirurgical pour déterminer le mouvement de la base
osseuse. Le clinicien peut sélectionner les tissus à déplacer, selon une procédure similaire au protocole manuel.
Il peut, par exemple, définir les traits d’ostéotomie afin
de simuler une avancée ou un recul de la mandibule, déterminant ainsi le décalage précis (en mm), nécessaire
à la correction adéquate de la malocclusion (Fig. 6). Une
fois la rectification squelettique terminée, il devient possible de créer un modèle orthodontique tridimensionnel
et de visualiser la correction dentaire résultante qui doit
être obtenue à la fin du traitement.
Finalement, un nouveau décalage de la structure osseuse (et de l’arcade dentaire au moyen du modèle final)
vers la position originale de malocclusion, permet d’obtenir le modèle à élaborer avant le traitement chirurgical.
Les techniques CFAO offrent la possibilité de construire
Fig. 7_Superposition maxillaire
pré et post-traitement.
Fig. 8_Superposition mandibulaire
pré et post-traitement.
22 I
CAD/CAM
4_ 2012
Fig. 7
des images successives sur ce modèle, afin de suivre les
progrès vers le traitement orthodontique préchirurgical.8
La chirurgie virtuelle a un double objectif : le premier
consiste à vérifier la faisabilité des déplacements prévus ;
le second consiste à positionner le modèle dans les rapports indispensables à l’élaboration de l’attelle chirurgicale, qui sera utilisée pendant la chirurgie. La superposition des modèles numériques écourte la phase du plan
de traitement étant donné qu’elle élimine le besoin d’un
arc facial ou d’un articulateur. En fait, toutes les données
peuvent être dérivées de la combinaison de l’examen CBCT
et des balayages des modèles. Les études récentes s’attachent à l’amélioration du système, grâce au développement d’un tomodensitomètre intra-buccal autorisant la
prise directe d’empreintes tridimensionnelles, sans recourir aux empreintes conventionnelles, lesquelles – quoique
précises – sont sujettes à des erreurs de manipulation. 9,10
Les avantages offerts par l’utilisation du logiciel sont
nombreux mais complexes, en raison de l’amélioration des
techniques orthodontico-chirurgicales et de la garantie
d’un résultat d’excellente qualité. En effet, comparée avec
les techniques conventionnelles qui requièrent un opérateur et ouvrent ainsi la voie à des inexactitudes, la technique CFAO permet la normalisation des modes opératoires, doublée d’une facilité du contrôle de la qualité.
_Création d’appareils multibrackets
personnalisés
La planification orthodontico-chirurgicale virtuelle
offre la possibilité de créer un modèle orthodontique
Fig. 8
opinion _ CBCT
Fig. 9
numérique, après le décalage des bases osseuses vers
leur position idéale. Le dernier logiciel de mouvement
dentaire est en mesure d’exécuter la segmentation automatique d’éléments unitaires. L’opérateur peut obtenir
une vue tridimensionnelle complète de la relation dentoalvéolaire et par conséquent, modifier l’angulation et
le torque, tout comme il peut pivoter et déplacer les
éléments dentaires dans l’espace 3D afin de simuler le
traitement orthodontique.
Le logiciel, en affichant deux images superposées de
couleurs différentes, représentant la situation initiale et
la situation idéale, permet de visualiser instantanément
les résultats du traitement orthodontique préchirurgical
(Figs. 7 et 8). Le modèle numérique ainsi créé, contient
toutes les données nécessaires à la réalisation d’une
occlusion fonctionnelle.
La première étape du processus de création d’un bracket personnalisé, est réalisable en technologie CFAO.11,12
Deux phases distinguent la technique : la phase de conception (CAO – Conception Assistée par Ordinateur) et
la phase de fabrication (FAO – Fabrication Assistée par
Ordinateur),13 exécutées par des ordinateurs qui envoient
les instructions aux machines de fraisage, afin de créer le
produit fini.6 Ces machines travaillent par soustraction
(comme le fait par exemple, une fraise à commande
numérique), ou par addition de matière-stéréolithographie (SLA), empreintes ou matériaux plastiques/composites tridimensionnels, frittage par laser (SLS) ou fusion
par laser (SLF) de matériaux métalliques.
Les facteurs de personnalisation des brackets dépendent de la base. La base est conçue par le logiciel CAO, qui
la place au centre de la surface de la dent et permet ainsi
de personnaliser le bracket (Figs. 9 & 10). La conception du
bracket peut faire l’objet d’une personnalisation partielle
ou totale. Dans le premier cas, la personnalisation porte
sur le volume et la forme de la partie du bracket en relation
à la surface dentaire, mais l’angle standard de la partie
du bracket comportant les twins ne peut pas être modifié.
En cas de personnalisation totale, il est également possible
de modifier l’angle formé entre la base du bracket et la partie portant les twins. Cette solution est idéale, étant donné
que les paramètres spatiaux des éléments dentaires sont
susceptibles de différer selon les malocclusions.
Fig. 10
I
Fig. 11
La phase de conception étant terminée, les brackets
sont prêts pour la fabrication par des machines à fraiser.
Ces outils, qui usinent de très petits éléments, doivent
fonctionner dans des environnements standardisés, en
présence de conditions stables, afin de garantir une très
grande précision tout en minimisant le risque d’erreurs.
Par conséquent, plus la précision doit être élevée, plus
la taille de la fraiseuse est importante. Il est également
nécessaire de placer la machine dans un endroit dédié,
équipé d’un revêtement de sol particulier, pourvu de
dalles amortisseuses qui stabilisent la fraise et absorbent
partiellement les vibrations.
Figs. 9 & 10_Détails d’un bracket
personnalisé.
Fig. 11_Grille de micro-rétention
située sur la base du bracket.
Il est en outre nécessaire d’utiliser une fraise de dimension réduite (1 micron, soit 1 millième de millimètre
approximativement). Étant donné que les plus petites
fraises ont une profondeur maximale de coupe de 30 microns (3 centièmes de millimètre) par passe, trois ou
quatre passes seront nécessaires pour usiner la grille de
micro-rétention placée en regard de la dent (Fig. 11).
Le progrès technologique que représente la CFAO,
comme il vient d’être décrit, repose sur la conception
numérique et le processus de fabrication automatisé.14
Ses principaux avantages sont un meilleur contrôle du
cycle de production et une réduction significative des
erreurs dues aux manipulations de l’opérateur, tout en
permettant l’utilisation de matériaux sophistiqués, tels
que le titane de grade 5, ce que les techniques conventionnelles n’autorisaient pas.15_
Note de la rédaction : une liste complète des références est disponible auprès de l’éditeur. Cet article est paru dans la version
anglaise de CAD/CAM numéro 2/2012.
_contact
cad/cam
Prof. Giampietro Farronato
Institute for Clinical Orthodontics /
Clinical Orthodontic Institute
Via Commenda, 10
20122 Milan
Italie
[email protected]
cad/cam
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