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Imagerie Cone Beam et implants
Rec¸u le : 3 mai 2012 Accepte´ le : 25 mai 2012 Disponible en ligne 11 aouˆt 2012
Disponible en ligne sur
www.sciencedirect.com
Cone Beam computerized R. Cave´zian*, G. Pasquet
Mise au point
Imagerie Cone Beam et implants tomography and implants
Cabinet de radiologie dentaire, 179, rue Saint-Honore´, 75001 Paris, France
Summary
Re´sume´
The authors, both working as radiologist in private practice, have initiated the Cone Beam technique as soon as 1999 and report their own experience. Cone Beam Computerized Tomography (CBCT) is dedicated to hard tissues imaging thus specifically adapted to oral implantology and maxillofacial surgery. It has the advantage to deliver low dose radiation, compared to other techniques. CBCT permits anatomical volume acquisition. After data analysis on computer, distances and implants 3D simulation can be checked. CBCT differs from CT scan because it is more adapted to hard tissues, it has a better resolution than CT, and because it delivers lower doses. Its isotropic pixel particularity which gives exact linear measurements, and the fact that metallic artifacts are significatively diminished, gives CBCT its high interest in implantology. These advantages of CBCT and the small place needed for its installation explain its global wide spreading. CBCT is now considered to be the gold standard in dental and maxillofacial sectional imaging. Because of its biomeasuring capacity, its bi- and tridimensional reconstruction possibilities, its surgical navigation and simulation capacity, it is now widely used in implantology. ß 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
Radiologues dentomaxillaires exclusifs depuis 1977, initiateurs de la technique Cone Beam en France de`s 1999, nous rapportons notre expe´rience quotidienne en imagerie implantaire. La technique Cone Beam ou tomographie volumique nume´rise´e a` faisceau conique, de´die´e a` l’analyse tridimensionnelle de structures denses (os et dents), re´pond aux exigences de l’implantologie et de la chirurgie maxillodentaire avec le souci de radioprotection. Elle permet l’acquisition nume´rique premie`re du volume anatomique a` partir de laquelle le travail en console permettra les mesures de distance et les simulations 3D des implants. Le Cone Beam se diffe´rencie principalement du scanner Rx par sa spe´cificite´ de perception des densite´s e´leve´es, sa meilleure re´solution d’image et la modestie des doses de rayons X de´livre´s. La particularite´ isotropique de son pixel qui assure des mesures line´aires exactes et sa faible sensibilite´ aux arte´facts me´talliques sont d’autres atouts appre´cie´s en implantologie. Ces particularite´s expliquent, avec le faible encombrement des appareils, le succe`s de la technique Cone Beam dont te´moigne sa diffusion mondiale. C’est, aujourd’hui, le moyen d’imagerie sectionnelle de re´fe´rence en odontostomatologie. Par ses qualite´s biomensuratives, ses possibilite´s de reconstructions bi et tridimensionnelle, ainsi que de navigation et de simulation chirurgicale, elle trouve tout naturellement son application en implantologie. ß 2012 Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s.
Keywords: Cone Beam, Implants
Mots cle´s : Cone Beam, Implants
Imagerie Cone Beam
Principe du Cone Beam
Dernier-ne´ de l’imagerie sectionnelle, technique tomographique volumique nume´rise´e, le Cone Beam connaıˆt un succe`s justifie´ en imagerie dentomaxillaire et plus particulie`rement en implantologie et chirurgie maxillo-faciale.
La me´thode Cone Beam utilise un faisceau ouvert de rayons X, le plus souvent conique dont le principe est identique a` celui de la radiologie conventionnelle utilise´e quotidiennement en imagerie endobuccale (fig. 1). L’appareil effectue une seule rotation autour du volume examine´ et re´alise a` chaque impulsion une projection conventionnelle sur un capteur nume´rique. Comme pour le cliche´
* Auteur correspondant. e-mail : [email protected]. 0035-1768/$ - see front matter ß 2012 Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s. http://dx.doi.org/10.1016/j.stomax.2012.05.009 Rev Stomatol Chir Maxillofac 2012;113:245-258
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Figure 1. Principes d’acquisition du volume anatomique nume´rise´ du Cone Beam (acquisition directe du volume et de´termination secondaires des coupes) et scanner Rx (acquisition premie`re des coupes axiales pour construire le volume).
re´tro-alve´olaire, argentique ou nume´rique, les densite´s recueillies sont celles de « l’os et de la dent ». Au terme de la rotation, on obtient un nombre fini de projections 2D nume´rise´es qui se re´partissent selon la trajectoire circulaire comple`te ou partielle du syste`me. Il devient alors possible, en combinant les projections de reconstruire, en trois dimensions nume´rise´es, le volume selon ses voxels, que les logiciels de reconstruction restitueront en coupes ou en volume. Comme pour le scanner Rx, l’ordinateur par sa puissance de calcul autorise ces reconstructions. A` partir de ce volume nume´rise´, des reconstructions 2D pourront eˆtre e´labore´es selon les trois directions de l’espace, voire 3D, comme il est possible de le faire avec les acquisitions scanner. Le traitement des donne´es Cone Beam et la visualisation des images est aujourd’hui possible avec un ordinateur personnel a` partir des donne´es nume´riques d’acquisition d’autant que certains fabricants fournissent des logiciels avec des fonctionnalite´s particulie`res (simulation d’implants, analyse ce´phalome´trique, fusion d’images 3D, etc.). Il n’y a pas d’e´quivalent de l’e´chelle de Hounsfield avec le Cone Beam car, a` la diffe´rence du scanner et bien que tomographique, ce n’est pas une me´thode densitome´trique [1,2].
Le volume scanner est obtenu par la succession et la superposition des coupes horizontales nume´rise´es, alors que le Cone Beam restitue directement le volume par calcul informatique a` partir des projections multi-angulaires 2D. A` partir des voxels du volume anatomique ainsi de´fini, et quelle que soit la me´thode d’acquisition (scanner Rx ou Cone Beam), les logiciels de´die´s permettent d’obtenir des reconstructions 2D et 3D connues, pre´ce´demment, pour le seul scanner Rx.
Caracte´ristiques de l’image Cone Beam En dehors d’e´le´ments mesurables que sont le voxel, le pixel, les distances anatomiques line´aires, l’appre´ciation de la qualite´ de l’image est subjective. Elle de´pend des caracte´ristiques techniques des appareils, qui ont beaucoup e´volue´ ces dernie`res anne´es, mais aussi de l’information recherche´e. Le voxel La re´solution de l’image de´pend en grande partie de la taille des voxels. Le voxel du Cone Beam est cubique. Ses dimensions sont e´gales dans les trois directions (voxel isome´trique ou « isotropique ») (fig. 2).
Modalite´s d’acquisition Cone Beam et scanner Rx Avec le scanner Rx, le volume nume´rise´ est acquis par la superposition des coupes. Avec le Cone Beam, il est obtenu directement par la reconstruction informatique, a` partir des donne´es initiales des projections 2D (fig. 1). Si le but de l’acquisition du scanner ou du Cone Beam est d’obtenir l’objet examine´ selon un volume nume´rise´, dont les voxels sont utilise´s par des logiciels de´die´s pour des reconstructions 2D et 3D, les principes d’acquisitions des deux techniques sont diffe´rents.
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Figure 2. Voxels de l’imagerie sectionnelle nume´rique. A. Scanner : voxel paralle´le´pipe´dique rectangle (anisotrope). B. Cone Beam : voxel cubique (isotrope).
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Le voxel du scanner est un paralle´le´pipe`de rectangle dont la hauteur est diffe´rente de la largeur et de la profondeur (voxel anisome´trique ou « anisotropique »). Cette diffe´rence correspond a` l’e´paisseur de coupe, de´termine´e par le protocole d’examen. La particularite´ cubique du voxel du Cone Beam lui accorde un avantage de fide´lite´ dimensionnelle, donc mensurative, du volume anatomique examine´, avec une re´solution d’image souvent submillime´trique. Le caracte`re isotrope des voxels du Cone Beam garantit des reconstructions biome´triques de qualite´, et permet a` la technique Cone Beam de s’affranchir du respect du paralle´lisme au plan de re´fe´rence, obligatoire en scanner Rx dont le pixel est anisotrope. La re´solution d’image Cone Beam La re´solution de l’image varie selon les constructeurs. La cohe´rence de l’image de´pend de la chaıˆne radiologique, un maillon faible compromet l’ensemble du syste`me. La de´finition annonce´e du re´cepteur exprime´e en valeur dimensionnelle du pixel, souvent exacte, ne peut a` elle seule garantir la qualite´ de l’image. C’est l’image obtenue qu’il faut conside´rer car elle est l’aboutissement d’une traitement d’image qui ne tole`re pas de maillon faible [3]. En 2001, El Sheik et al., comparant les images d’un scanner he´licoı¨dal et d’une table de radiologie e´quipe´e d’un dispositif Cone Beam, concluaient a` la supe´riorite´ de cette dernie`re technique qui fournissait une image osseuse de plus haute re´solution dans l’axe z, et se montrait moins sensible aux arte´facts me´talliques [4]. En 2007, Hashimoto et al. comparent, a` partir d’une pie`ce anatomique se`che, la qualite´ d’image des structures dentoalve´olaires obtenue avec un appareil Cone Beam Accuitomo Morita 3DX avec un champ de vue (FOV) de 3 4 cm et un
scanner quatre barrettes Asteion Super 4 de Toshiba. Ils concluent que, globalement, la qualite´ d’image dentaire et osseuse du Cone Beam est supe´rieure a` celle du scanner, mais les tissus mous ne sont pas analysables. En 2009, alors que jamais un aussi grand nombre d’appareils Cone Beam diffe´rents se trouve a` disposition, Liang et al. et Jacobs et al. proce`dent a` une e´valuation comparative « subjective » de la qualite´ de l’image entre cinq machines Cone Beam aux caracte´ristiques et champs diffe´rents, dont certains variables, (Accuitomo 3D, Scanora 3D, NewTom 3G, i-CAT, Galileos) et un scanner Rx (Somatom Sensation16) avec un champ variable. Ils concluent que globalement la qualite´ des images Cone Beam est comparable et quelques fois supe´rieure a` celle du scanner multicoupe [5,6]. Pour cette raison et parce que les applications cliniques sont souvent diffe´rentes, toutes ces machines ne peuvent eˆtre conside´re´es comme e´quivalentes en toute circonstance. L’e´valuation implantaire par l’imagerie ne ne´cessite pas une haute re´solution comme pour l’endodontie. Les arte´facts : me´tal et mouvement Le Cone Beam est moins sensible aux arte´facts me´talliques que le scanner (fig. 3). En revanche, l’image Cone Beam est plus expose´e aux arte´facts cine´tiques et le sujet doit conserver une immobilite´, le temps de la rotation de l’appareil (qui n’est pas le temps d’exposition aux rayons X), de l’ordre de 15 secondes. Contrairement a` l’orthopantomographe (OPT), auquel le patient l’assimile visuellement, le Cone Beam n’est pas, de ce point de vue, tole´rant, a` l’inverse du scanner pour lequel le risque de « bouge´ » n’existe pratiquement plus en raison de la vitesse d’acquisition, surtout avec les appareils multibarrettes.
Figure 3. Arte´facts me´talliques du scanner supe´rieurs a` ceux du Cone Beam (meˆme patient).
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Les reconstructions bi- et tridimensionnelle L’ensemble des voxels de´termine le volume informatique d’un patient virtuel, variable selon le FOV choisi ou impose´ par les appareils. Il contient les donne´es brutes qui seront utilise´es pour la reconstruction (« raw data »). D’un point de vue mathe´matique, le processus de reconstruction comporte classiquement deux e´tapes : un mode`le direct des phe´nome`nes physiques mesure´s, les raw data, a` partir duquel pourront eˆtre re´alise´es des reconstructions exploitables nume´riquement, mais aussi une imagerie DICOM indispensable pour une simulation chirurgicale implantaire ou maxillo-faciale et/ou une application robotique ; un mode`le inverse qui, a` partir du mode`le direct, restitue le caracte`re tridimensionnel de l’objet (visualisation selon les trois axes qui de´finissent l’espace) et un rendu volumique.
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Ainsi, a` partir des donne´es acquises, on peut obtenir les donne´es ne´cessaires au diagnostic radiologique, ou bien encore mensuratif, des distances en implantologie par le(s) logiciel(s) du constructeur. Ces logiciels, de qualite´s ine´gales, posse`dent une meˆme base d’outils. A` partir d’un enregistrement disque compact porteur des donne´es brutes (CD-DICOM) des donne´es initiales, le praticien peut re´aliser une navigation avec un mode de visualisation simplifie´e dans les trois directions de l’espace et/ou entreprendre un processus pre´-chirurgical de simulation implantaire.
Reconstructions bidimensionnelles et fiabilite´ des mesures line´aires Les reconstructions multiplanaires et courbes consistent a` se´lectionner, dans le volume, les voxels correspondant aux coordonne´es spatiales de la reconstruction plane ou courbe envisage´e. La plupart des appareils a` moyen ou grand champ procurent des reconstructions bidimensionnelles qui seront,
Figure 4. Cone Beam : e´valuation pre´-implantaire maxillaire : coupes axiales et panoramiques de re´fe´rence dont la dernie`re volumique (e´quivalent d’orthopantomographe [OPT] sans de´formation) et reconstructions verticales et transversales de topographies identifie´es, mesure´es et restitue´es en taille re´elle.
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comme pour le scanner, axiales, « panoramiques », puis verticales et transversales ou transaxiales (comparables aux reconstructions « sagittales obliques » ou verticales transverses du Dentascan, dites aussi « cross-sections »). La reconstruction pre´alable d’une image panoramique e´paisse, dite volumique, englobant les maxillaires, s’inte´grera au protocole d’exploration Cone Beam. Elle ne pre´sente pas de de´formation ou d’agrandissement en raison de l’isome´trie du voxel Cone Beam. La mise en concordance des donne´es nume´riques de l’image 2D avec l’imprimante laser permet d’obtenir des reconstructions en taille re´elle, directement mesurables, fort appre´cie´es en implantologie (fig. 4 et 5). Il est admis que la haute re´solution n’est pas ne´cessaire et qu’une re´solution moyenne de l’image Cone Beam, est acceptable en chirurgie implantaire et maxillo-faciale. A` leur suite, les auteurs d’articles the´oriques et pratiques conside`rent, que dans les conditions habituelles d’examen, les mesures obtenues pouvaient eˆtre conside´re´es comme fiables pour les re´gions maxillodentaires.
Reconstructions tridimensionnelles Les mode`les tridimensionnels ne´cessitent de nombreux calculs. La plupart des ordinateurs, posse`dent une unite´ de traitement de´die´e permettant de cre´er des mode`les 3D et des re´tro-reconstructions en un temps optimal. Le « volume voxe´lise´ » s’exporte de plus en plus en dehors du site d’imagerie et sera exploite´ par des logiciels de´die´s pour la simulation et le guidage implantaire, l’acte chirurgical maxillo-facial, la mode´lisation de prothe`ses, la robotique. . .
L’argument dosime´trique Le Cone Beam est conforme au souci de radioprotection, en particulier de l’obligation d’optimisation des examens utilisant les radiations ionisantes.
Le souci de radioprotection La transposition en droit franc¸ais des directives europe´ennes Euratom 96/29 et 97/43 [7,8], pre´pare´e par l’ordonnance
Figure 5. Cone Beam : e´valuation pre´-implantaire mandibulaire ave guide radiologique (repe`res denses identifie´s A, B, C) et surlignage des canaux mandibulaires.
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2001-270 du 28 mars 2001, a modifie´ la le´gislation nationale de radioprotection selon le principe « as low as reasonably achievable radiation exposure » (exposition au rayonnement aussi basse que raisonnablement possible [ALARA]). Elle rend obligatoire pour les praticiens demandant et/ou re´alisant des examens d’imagerie utilisant les rayonnements ionisants l’application des : principe de justification (le be´ne´fice escompte´ doit eˆtre supe´rieur au risque potentiel) ; principe d’optimisation par lequel « l’exposition des personnes aux rayonnements ionisants [. . .] doit eˆtre maintenue au niveau le plus faible qu’il est possible raisonnablement d’atteindre » [transcription du principe ALARA] et de s’assurer qu’aucune autre technique d’efficacite´ comparable « comportant moins de risques » n’est disponible.
La dosime´trie compare´e Le concept de la dose efficace E rend compte du risque biologique e´voque´ des radiations ionisantes. La dose efficace E est la somme des doses e´quivalentes rec¸ue par tous les tissus et organes expose´s. Contrairement a` la dose absorbe´e, elle ne se mesure pas mais se calcule. En 2001, Bianchi et al. soulignaient la modestie des doses absorbe´es par des patients soumis a` un examen Cone Beam par rapport au meˆme examen en tomographie conventionnelle et surtout en scanner Rx [9] (fig. 6). En 2003, Ludlow et al. arrivaient a` la conclusion que la dose d’exposition du Cone Beam correspondait a` celle de quelques cliche´s panoramiques [10]. Il reprenait en 2006 l’e´tude pre´ce´dente, e´largie a` la dosime´trie de trois appareils diffe´rents Cone Beam a` champ large de 1200 [11]. En 2008, Ludlow et al. reprenaient les e´valuations faites pre´ce´demment sur diffe´rents appareils, en tenant compte des nouvelles recommandations de l’International Commitee
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in Radioprotection (ICRP) (Commission internationale de protection contre les rayonnements [CIPR]) de 2007. Il en re´sulte une majoration de la dose efficace mesure´e par rapport a` l’e´valuation de 2006 et par conse´quent du risque calcule´, mais qui reste tre`s largement infe´rieur a` celui du scanner X [12]. Il e´crit : « Cone Beam computed tomography (CBCT) provides a lower dose, lower cost alternative to conventional CT that promises to revolutionize the practice of oral and maxillo-facial radiology » (Par une dose de´livre´e infe´rieure et a` un moindre cou ˆ t, le Cone Beam est une alternative au scanner Rx qui promet de re´volutionner la pratique radiologique buccale et maxillo-faciale) [10,11]. La tomographie nume´rise´e a` faisceau conique est bien l’outil peu irradiant, performant et spe´cifique de l’e´valuation tridimensionnelle dentomaxillo-faciale. L’arrive´e du Cone Beam aura incite´ a` re´duire les doses de´livre´es par les examens scanner par la multiplication des protocoles « low dose ». Cette re´duction n’alte`re pas la qualite´ de l’image dentomaxillaire comme l’ont montre´ Suomalaien et al., mais le Cone Beam garde l’avantage d’eˆtre bien plus modeste dans les doses de´livre´es. Le scanner Rx a des possibilite´s particulie`res pour les structures de faible densite´ comme les parties molles que le Cone Beam ne peut concurrencer pour l’instant. Quant au calcul statistique de probabilite´ ale´atoire des risques potentiels de cancer aux basses doses dont la survenue n’a pas e´te´ de´montre´e, il est vivement combattu par l’Acade´mie des sciences et l’Acade´mie nationale de me´decine, dans un rapport commun (mars 2005).
Imagerie Cone Beam et acte implantaire : passe´ et pre´sent Comme pre´ce´demment pour le scanner, la technique Cone Beam a d’abord concerne´ l’implantologie. Puis, son champ d’application a gagne´ rapidement les autres secteurs de l’odontologie et de la chirurgie maxillo-faciale [13].
L’imagerie aux diffe´rents temps du projet implantaire L’implantologiste fait appel a` l’imagerie pour une e´valuation anatomique descriptive et biomensurative des sites implantaires, mais aussi pour une simulation 3D du projet prothe´tique implantaire. L’imagerie s’est impose´e dans les trois temps fondamentaux que sont la planification, la chirurgie et les controˆles postope´ratoires.
L’e´poque des pionniers Figure 6. Pre´sentation princeps de Silvio Bianchi a` Glasgow. Chaque e´valuation a e´te´ faite avec trois modes d’acquisition diffe´rents. Dans tous les cas, le Cone Beam est la technique la moins irradiante par rapport a` la tomographie et le scanner. Document original amicalement communique´ par l’auteur [9].
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Dans les anne´es 1990, les appareils panoramiques performants, dont le mode`le est le ScanoraW, sont dote´s de programmes tomographiques annexes, au mouvement spirale´, qui permettent d’obtenir des coupes planes, sagittales ou transversales avec un agrandissement constant, quel que soit le niveau de la coupe. Une e´valuation pre´-implantaire de
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secteurs limite´s, volontiers moyens ou me´siaux, est re´alisable sans avoir recours obligatoirement au scanner (fig. 7).
La confe´rence de consensus de Dublin En mai 2000, dix experts de l’European Association for Osseointegration (AEO) e´tablissent des recommandations sur la conduite a` tenir en imagerie, qui sera publie´ en 2002 [14]. Il est pre´cise´ qu’en comple´ment du bilan clinique, l’imagerie doit eˆtre la plus e´conome possible en rayons X, conforme´ment au principe ALARA et privile´gier les me´thodes simples (cliche´s endobuccaux, panoramique, te´le´radiographie). A` cette e´poque, le Cone Beam n’a pas e´te´ e´voque´e, car il en e´tait a` son de´but. Dans ce rapport, il est e´crit que l’imagerie sectionnelle (telle qu’elle est comprise alors, c’est-a`-dire tomographies spirale´es ou scanner Rx) ne sera jamais faite en premie`re intention. Elle s’ave`re utile quand existent un risque le´sionnel de structures importantes (foramen incisif, canal mandibulaire), des particularite´s anatomiques « limites » ou une atrophie osseuse.
L’imagerie sectionnelle est e´galement indique´e en pre´vision de greffe ou d’implant zygomatique, d’aide a` la planification de la prothe`se ou au transfert des informations pour des gestes assiste´s par ordinateur. La priorite´ est accorde´e, chaque fois que possible (secteurs re´duits, ante´rieurs et moyens), a` la tomographie spirale´e sur le scanner Rx. Il est aussi indique´ que ce protocole est appele´ a` e´voluer. . .
Aujourd’hui Dans son projet prothe´tique, l’implantologiste demande explicitement au radiologue d’apporter les renseignements de´terminants sur : la hauteur d’os disponible entre la creˆte alve´olaire et la structure « critique » a` respecter : plancher des fosses nasales, planchers des sinus, foramen et canal incisifs, canal mandibulaire, e´mergence mentonnie`re et fosse sousmandibulaire ; l’e´paisseur d’os et de corticale et la qualite´ approche´e de l’os alve´olaire ;
W Figure 7. Appareil panoramique Scanora e´quipe´ d’un tomographe a` balayage spirale´. E´valuation pre´-implantaire de la re´gion molaire gauche e´dente´ (repe`re dense).
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la divergence entre les axes chirurgicaux et prothe´tiques mate´rialise´s par un guide d’imagerie ; l’orientation radiculaire des dents adjacentes a` l’e´dentement ; mais aussi l’absence de pathologie osseuse, d’e´le´ments dentinaires inclus et de foyers inflammatoires ou infectieux latents.
Le principe du Cone Beam n’e´tant pas celui de la tomodensitome´trie, c’est-a`-dire la mesure des densite´s, il n’est pas facile d’e´valuer nume´riquement la qualite´ osseuse en particulier lors du bilan pre´-implantaire, comme le permet le scanner Rx. Pour re´pondre a` une possibilite´ de de´termination des densite´s osseuses par le Cone Beam, Lagrave`re et al. ont rapporte´, en 2006, la conversion des densite´s optiques en unite´s Hounsfield d’un examen Cone Beam (NewTom 9000) [15] ; le facteur de conversion serait spe´cifique pour chaque appareil, ce qui implique un calcul particulier et complexe pour chacun d’eux, difficilement re´alisable en pratique. . . Une question subsidiaire, fre´quemment pose´e par le chirurgien, porte sur la « ventilation » des sinus. En d’autres termes, il s’agit d’appre´cier la perme´abilite´ des ostia des sinus maxillaires lors d’une e´valuation pre´-implantaire maxillaire, en particulier apre`s greffe de sure´le´vation des sinus maxillaires (sinus lift).
Les diffe´rents temps de l’e´valuation pre´implantaire Le protocole d’imagerie pre´-implantaire s’appuie sur trois e´tapes successives, chacune autorisant et validant la suivante, et la dernie`re menant a` l’acte implantaire : l’examen clinique, encore pour l’instant l’imagerie conventionnelle et surtout l’imagerie sectionnelle. L’imagerie intervient aux diffe´rents temps du geste implantaire en pre´- et postope´ratoire mais aussi au cours de l’intervention.
L’imagerie conventionnelle Comprenant l’OPT et/ou l’e´valuation technique ou cliche´ re´tro-alve´olaire (RA) Long Cone, l’imagerie conventionnelle assure une approche de premie`re intention du site implantaire pour l’e´valuation pertinente suppose´e de qualite´ osseuse alve´olaire par les cliche´s 2D Long Cone et de la globalite´ du massif dentomaxillaire par l’OPT [16] (fig. 8). Associe´e a` l’examen clinique, cette e´tape permet de se´lectionner les patients pouvant be´ne´ficier a priori d’un acte implantaire, d’e´carter ceux dont l’e´tat anatomique en l’e´tat est manifestement incompatible, dans l’imme´diat, avec un projet implantaire ou bien encore d’anticiper l’exploration radiologique des sites de pre´le`vement autoge`ne au cours de l’examen.
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Figure 8. E´valuation de premie`re intention de la re´gion pre´molo-molaire maxillaire droite e´dente´e par cliche´ panoramique : retrait osseux et procidence du plancher sinusien : greffe osseuse de sure´le´vation envisage´e.
L’imagerie sectionnelle L’imagerie sectionnelle est justifie´e par l’insuffisance de l’examen standard dans l’e´valuation de l’architecture, des dimensions et de la qualite´ de la composante osseuse d’un site implantaire dans les trois directions de l’espace. Elle e´tait pratiquement synonyme, il y a encore peu, du seul scanner Rx et des reconstructions spe´cifiques dentaires 2D (logiciel de type DentascanW). Il a pu sembler a` certains que la TDM e´tait la seule technique fiable d’e´valuation dimensionnelle. La mise en application de la directive Euratom 97/43 devait modifier cette approche et favoriser l’e´mergence du Cone Beam, d’abord conside´re´ comme un ersatz, vite devenu un concurrent se´rieux du scanner dentaire avant d’eˆtre la technique de re´fe´rence en imagerie dentomaxillo-faciale. Cette reconnaissance est solidement e´tablie sur des arguments qualitatifs et dosime´triques. Le choix de l’appareil Cone Beam et son utilisation En imagerie pre´-implantaire, il est souhaitable d’avoir recours a` des appareils dont le champ permet l’e´valuation de l’ensemble de l’arcade et des re´gions naso-sinusiennes (controˆle de la perme´abilite´ des sinus maxillaires en cas de greffe de sure´le´vation des planchers, de´couverte de le´sions infectieuses a` distance. . .). Cela est possible pour un champ moyen (entre 10 et 15 cm) et plus encore pour un grand champ (15 cm et davantage). L’e´valuation pre´-implantaire ne re´clame pas une re´solution d’image tre`s e´leve´e contrairement a` l’endodontie. La de´cision chirurgicale s’appuie sur une ne´cessite´ clairement de´finie par le praticien selon l’examen clinique. La valeur pre´dictive du projet implantaire par l’imagerie sectionnelle volumique s’est conside´rablement ame´liore´e avec les logiciels 3D qui en font un ve´ritable outil ope´ratoire. A` partir des donne´es brutes de ce volume, les reconstructions 2D et 3D seront e´labore´es par traitement informatique, selon ses diffe´rentes de´clinaisons.
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Figure 9. Greffes osseuses de sure´le´vation des planchers sinusiens (sinus lift), ve´rification de la ventilation : perme´abilite´ des me´ats.
Didactiques, ces me´thodes s’ave`rent surtout utiles, en implantologie, lorsqu’elles sont combine´es a` la simulation chirurgicale. Comme pour le scanner Rx, les reconstructions seront d’abord panoramiques, non de´forme´s, d’e´paisseur millime´trique comparables aux reconstructions panoramiques du DentascanW, mais aussi spe´cifiquement d’une e´paisseur cons-
tante (panoramiques dits volumiques). Elles seront ensuite, verticales et transversales 2D, dites transaxiales mais aussi « cross-sections », comparables aux reconstructions « sagittales obliques » du scanner Rx restitue´es en taille re´elle par le reprographe-laser. De nombreux logiciels permettent le surlignage du canal mandibulaire sur les reconstructions panoramiques qui sera
Figure 10. Apport osseux : 1 : greffe osseuse de sure´le´vation ; 2 : comblement alve´olaire ; 3 : greffe d’apposition.
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Figure 11. Controˆle de greffe osseuse de sure´le´vation : hypodensite´ centrale et polaire supe´rieure avec composante inflammatoire sinusienne de´clive.
retrouve´ selon sa section sur les coupes verticales et transversales, assurant ainsi sa localisation quelques fois de´licate, si ses limites sont impre´cises et/ou la trabe´culation osseuse laˆche ou hypodense. Planification ope´ratoire et imagerie En toute situation clinique, la de´cision du praticien s’appuie sur son examen clinique et de l’e´valuation radiologique standard de premie`re intention. La planification est de´finie par le choix du site implantaire, la position ide´ale et l’axe ide´al des implants.
Figure 12. E´valuation mandibulaire pre´-implantaire avec guide.
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Le choix des examens de´pend du nombre d’implants envisage´s, de leurs positions et de l’e´ventuelle ne´cessite´ d’une greffe osseuse, ainsi que du niveau d’expertise du praticien. Dans l’ide´al, l’examen radioclinique doit permettre l’analyse des dimensions vestibulo-linguale et verticale des proce`s alve´olaires et a` e´gale importance de leur inclinaison, l’appre´ciation de la qualite´ de l’os trabe´culaire, l’inte´grite´ et l’e´paisseur des corticales, la de´termination des anatomies osseuses atypiques localisation de la fosse sous-mandibulaire, anomalie de de´veloppement, irre´gularite´s post-extractionnelles, la de´tection de pathologies et des racines re´siduelles, la qualite´
Imagerie Cone Beam et implants
des re´gions alve´olaires des sites envisage´s, mais aussi la localisation exacte des e´le´ments anatomiques « critiques » qui ne´cessitent une attention. Cette e´valuation pourra eˆtre comple´te´e par l’analyse des sites de pre´le`vements osseux pour greffes envisage´es, l’e´tat de comblements alve´olaires ou de greffons osseux, en particulier sous-sinusiens, le controˆle de la perme´abilite´ de l’ostium (fig. 9). L’imagerie sectionnelle ame´liore la pre´dictibilite´ du succe`s d’un traitement implantaire en e´valuant les composantes quantitative et qualitative de l’os disponible dans les trois directions de l’espace, en de´terminant la ne´cessite´ d’un apport osseux, comblement alve´olaire ou greffe osseuse, et son controˆle : sure´le´vation du plancher sinusien (sinus lift), greffe d’apposition (fig. 10 et 11). Elle permet l’optimisation, en pre´ope´ratoire et lors de la chirurgie, de la position spatiale de l’implant en fonction des crite`res esthe´tiques, fonctionnels et biome´caniques. Le recours a` un guide radiologique, porte´ par le patient pendant l’acquisition radiologique ame´liore le protocole d’imagerie. C’est la seule fac¸on de mettre en correspondance le projet prothe´tique, c’est-a`-dire l’objectif du traitement,
avec le volume osseux re´siduel. Les marqueurs radio-opaques mate´rialisent l’axe ou le profil des dents a` remplacer. L’ide´al est que le volume osseux corresponde en quantite´ et en inclinaison avec ces axes. Pour le chirurgien, planifier consiste a` faire un compromis entre l’axe des futures dents et le volume osseux disponible [17] (fig. 12 et 13).
Les de´veloppements de l’acquisition des donne´es nume´riques : la simulation implantaire et la robotique La valeur pre´dictive du planning par l’image s’est conside´rablement ame´liore´e avec les logiciels de planification 3D. Elle est devenue « interventionnelle » avec les guides chirurgicaux re´alise´s par conception et fabrication assiste´e par ordinateur (CFAO) a` partir des donne´es nume´riques d’acquisition, hier du seul scanner Rx et aujourd’hui du Cone Beam.
L’acquisition et le transfert des donne´es brutes Les donne´es brutes acquises alimentant les logiciels de simulation.
Figure 13. Meˆme sujet que pre´ce´demment : bilan Cone Beam 2D.
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Figure 14. Simulation implantaire d’une acquisition Cone Beam sur mode`le transparent 3D.
Elles sont transmises en format DICOM au chirurgien par le radiologue ou acquises au cabinet d’implantologie. On assiste ainsi a` un transfert au chirurgien de la maıˆtrise de l’acte d’imagerie implantaire pure, de la conception du projet prothe´tique a` sa re´alisation qui n’e´tait pas possible avec le seul scanner Rx [18] (fig. 14).
La simulation La simulation implantaire, planifie´e en bouche graˆce a` l’imagerie, a permis a` de nombreux implantologues de repousser les limites de la chirurgie des cas complexes en assurant un positionnement des implants conforme au projet, de manie`re
Figure 15. Acquisition Cone Beam 3D et simulation a` partir des donne´es brutes ou « raw data ». Document de T. Fortin [17].
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Imagerie Cone Beam et implants
beaucoup plus pre´cise qu’a` main leve´e. La simulation assure la fiabilite´ du geste chirurgical, sans controˆle visuel, des techniques « mini-invasives » que sont les chirurgies additionnelles (fig. 15). L’objectif est double : de´finir le plus pre´cise´ment possible une strate´gie ope´ratoire avant la chirurgie et la reporter en bouche. Le premier temps sera l’acquisition nume´rique avec un guide radiologique mate´rialisant le projet prothe´tique. Jacobs et al., a` leur suite, ont de´montre´ que cette de´marche ame´liorait conside´rablement la qualite´ du re´sultat final [19,20]. Le report sur le site se fait, pour les syste`mes les plus re´pandus, par des guides qui peuvent eˆtre ste´re´olithographiques (NobelGuideW, SimplantW. . .) ou me´caniques (EasyGuideW. . .). Les syste`mes de reconstruction et de simulation sont compatibles avec la technique Cone Beam, puisqu’ils utilisent les donne´es d’acquisition comme pre´ce´demment avec le scanner Rx. Il existe des logiciels gratuits de visualisation des images DICOM et de traitement des donne´es qui, bien qu’incomplets, rec¸oivent un accueil favorable. Ces logiciels n’ont pas la qualite´ et les options que SimplantW ou Nobel GuideW proposent, mais ils permettent une visualisation 2D par une succession de coupes axiales (type viewer), et parfois un e´quivalent 3D en rendu de volume (volume rendering).
L’outil robotise´ L’e´tape suivante de l’exploitation des donne´es informatiques est le pilotage d’un outil robotise´ (RobodentW, syste`me Pilot SurgeryW, etc.) utilisant le principe des traceurs optiques qui guide le chirurgien pendant l’acte ope´ratoire avec pre´cision a` la fois par l’imagerie et la te´le´me´trie. On parle de robotique passive ou navigation, que certains comparent au GPS. Le de´veloppement d’appareils mobiles (E´tats-Unis, Allemagne. . .) pour la salle d’ope´ration ORL devrait trouver une application simple en implantologie pour le controˆle peret/ou postope´ratoire imme´diat de la mise en place des implants.
Figure 16. Controˆle radiologique conventionnel d’implant par technique endobuccale Long Cone.
Le controˆle postope´ratoire Le but de l’imagerie est d’e´valuer l’oste´ointe´gration des implants et des greffes osseuses. Les techniques panoramique et Long Cone sont encore aujourd’hui largement utilise´es pour objectiver le niveau osseux pe´ri-implantaire et ses variations au cours du temps dans sa dimension verticale et en pe´riphe´rie de l’implant (fig. 16). L’imagerie sectionnelle Cone Beam s’impose de`s aujourd’hui en cas de complications (effraction osseuse, pathologie des cavite´s naso-sinusiennes) (fig. 17), mais aussi de trouble sensitif a` type de dysesthe´sie et/ou paresthe´sie labiomentonnie`re. Il est certain que l’e´valuation locore´gionale pre´-implantaire et le
Figure 17. E´valuation pre´-implantaire maxillaire (guide radiologique) : comblement muqueux sinusien gauche. L’examen est e´largi a` la cavite´ sinusomaxillaire : comblement + se´questration de substance obturatrice canalaire : greffe myce´lienne (aspergillome).
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suivi post-chirurgical rele`veront de plus en plus de la technique Cone Beam.
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De´claration d’inte´reˆts Les auteurs de´clarent ne pas avoir de conflits d’inte´reˆts en relation avec cet article.
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Disponible en ligne sur
www.sciencedirect.com
Cone Beam computerized R. Cave´zian*, G. Pasquet
Mise au point
Imagerie Cone Beam et implants tomography and implants
Cabinet de radiologie dentaire, 179, rue Saint-Honore´, 75001 Paris, France
Summary
Re´sume´
The authors, both working as radiologist in private practice, have initiated the Cone Beam technique as soon as 1999 and report their own experience. Cone Beam Computerized Tomography (CBCT) is dedicated to hard tissues imaging thus specifically adapted to oral implantology and maxillofacial surgery. It has the advantage to deliver low dose radiation, compared to other techniques. CBCT permits anatomical volume acquisition. After data analysis on computer, distances and implants 3D simulation can be checked. CBCT differs from CT scan because it is more adapted to hard tissues, it has a better resolution than CT, and because it delivers lower doses. Its isotropic pixel particularity which gives exact linear measurements, and the fact that metallic artifacts are significatively diminished, gives CBCT its high interest in implantology. These advantages of CBCT and the small place needed for its installation explain its global wide spreading. CBCT is now considered to be the gold standard in dental and maxillofacial sectional imaging. Because of its biomeasuring capacity, its bi- and tridimensional reconstruction possibilities, its surgical navigation and simulation capacity, it is now widely used in implantology. ß 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
Radiologues dentomaxillaires exclusifs depuis 1977, initiateurs de la technique Cone Beam en France de`s 1999, nous rapportons notre expe´rience quotidienne en imagerie implantaire. La technique Cone Beam ou tomographie volumique nume´rise´e a` faisceau conique, de´die´e a` l’analyse tridimensionnelle de structures denses (os et dents), re´pond aux exigences de l’implantologie et de la chirurgie maxillodentaire avec le souci de radioprotection. Elle permet l’acquisition nume´rique premie`re du volume anatomique a` partir de laquelle le travail en console permettra les mesures de distance et les simulations 3D des implants. Le Cone Beam se diffe´rencie principalement du scanner Rx par sa spe´cificite´ de perception des densite´s e´leve´es, sa meilleure re´solution d’image et la modestie des doses de rayons X de´livre´s. La particularite´ isotropique de son pixel qui assure des mesures line´aires exactes et sa faible sensibilite´ aux arte´facts me´talliques sont d’autres atouts appre´cie´s en implantologie. Ces particularite´s expliquent, avec le faible encombrement des appareils, le succe`s de la technique Cone Beam dont te´moigne sa diffusion mondiale. C’est, aujourd’hui, le moyen d’imagerie sectionnelle de re´fe´rence en odontostomatologie. Par ses qualite´s biomensuratives, ses possibilite´s de reconstructions bi et tridimensionnelle, ainsi que de navigation et de simulation chirurgicale, elle trouve tout naturellement son application en implantologie. ß 2012 Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s.
Keywords: Cone Beam, Implants
Mots cle´s : Cone Beam, Implants
Imagerie Cone Beam
Principe du Cone Beam
Dernier-ne´ de l’imagerie sectionnelle, technique tomographique volumique nume´rise´e, le Cone Beam connaıˆt un succe`s justifie´ en imagerie dentomaxillaire et plus particulie`rement en implantologie et chirurgie maxillo-faciale.
La me´thode Cone Beam utilise un faisceau ouvert de rayons X, le plus souvent conique dont le principe est identique a` celui de la radiologie conventionnelle utilise´e quotidiennement en imagerie endobuccale (fig. 1). L’appareil effectue une seule rotation autour du volume examine´ et re´alise a` chaque impulsion une projection conventionnelle sur un capteur nume´rique. Comme pour le cliche´
* Auteur correspondant. e-mail : [email protected]. 0035-1768/$ - see front matter ß 2012 Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s. http://dx.doi.org/10.1016/j.stomax.2012.05.009 Rev Stomatol Chir Maxillofac 2012;113:245-258
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Figure 1. Principes d’acquisition du volume anatomique nume´rise´ du Cone Beam (acquisition directe du volume et de´termination secondaires des coupes) et scanner Rx (acquisition premie`re des coupes axiales pour construire le volume).
re´tro-alve´olaire, argentique ou nume´rique, les densite´s recueillies sont celles de « l’os et de la dent ». Au terme de la rotation, on obtient un nombre fini de projections 2D nume´rise´es qui se re´partissent selon la trajectoire circulaire comple`te ou partielle du syste`me. Il devient alors possible, en combinant les projections de reconstruire, en trois dimensions nume´rise´es, le volume selon ses voxels, que les logiciels de reconstruction restitueront en coupes ou en volume. Comme pour le scanner Rx, l’ordinateur par sa puissance de calcul autorise ces reconstructions. A` partir de ce volume nume´rise´, des reconstructions 2D pourront eˆtre e´labore´es selon les trois directions de l’espace, voire 3D, comme il est possible de le faire avec les acquisitions scanner. Le traitement des donne´es Cone Beam et la visualisation des images est aujourd’hui possible avec un ordinateur personnel a` partir des donne´es nume´riques d’acquisition d’autant que certains fabricants fournissent des logiciels avec des fonctionnalite´s particulie`res (simulation d’implants, analyse ce´phalome´trique, fusion d’images 3D, etc.). Il n’y a pas d’e´quivalent de l’e´chelle de Hounsfield avec le Cone Beam car, a` la diffe´rence du scanner et bien que tomographique, ce n’est pas une me´thode densitome´trique [1,2].
Le volume scanner est obtenu par la succession et la superposition des coupes horizontales nume´rise´es, alors que le Cone Beam restitue directement le volume par calcul informatique a` partir des projections multi-angulaires 2D. A` partir des voxels du volume anatomique ainsi de´fini, et quelle que soit la me´thode d’acquisition (scanner Rx ou Cone Beam), les logiciels de´die´s permettent d’obtenir des reconstructions 2D et 3D connues, pre´ce´demment, pour le seul scanner Rx.
Caracte´ristiques de l’image Cone Beam En dehors d’e´le´ments mesurables que sont le voxel, le pixel, les distances anatomiques line´aires, l’appre´ciation de la qualite´ de l’image est subjective. Elle de´pend des caracte´ristiques techniques des appareils, qui ont beaucoup e´volue´ ces dernie`res anne´es, mais aussi de l’information recherche´e. Le voxel La re´solution de l’image de´pend en grande partie de la taille des voxels. Le voxel du Cone Beam est cubique. Ses dimensions sont e´gales dans les trois directions (voxel isome´trique ou « isotropique ») (fig. 2).
Modalite´s d’acquisition Cone Beam et scanner Rx Avec le scanner Rx, le volume nume´rise´ est acquis par la superposition des coupes. Avec le Cone Beam, il est obtenu directement par la reconstruction informatique, a` partir des donne´es initiales des projections 2D (fig. 1). Si le but de l’acquisition du scanner ou du Cone Beam est d’obtenir l’objet examine´ selon un volume nume´rise´, dont les voxels sont utilise´s par des logiciels de´die´s pour des reconstructions 2D et 3D, les principes d’acquisitions des deux techniques sont diffe´rents.
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Figure 2. Voxels de l’imagerie sectionnelle nume´rique. A. Scanner : voxel paralle´le´pipe´dique rectangle (anisotrope). B. Cone Beam : voxel cubique (isotrope).
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Le voxel du scanner est un paralle´le´pipe`de rectangle dont la hauteur est diffe´rente de la largeur et de la profondeur (voxel anisome´trique ou « anisotropique »). Cette diffe´rence correspond a` l’e´paisseur de coupe, de´termine´e par le protocole d’examen. La particularite´ cubique du voxel du Cone Beam lui accorde un avantage de fide´lite´ dimensionnelle, donc mensurative, du volume anatomique examine´, avec une re´solution d’image souvent submillime´trique. Le caracte`re isotrope des voxels du Cone Beam garantit des reconstructions biome´triques de qualite´, et permet a` la technique Cone Beam de s’affranchir du respect du paralle´lisme au plan de re´fe´rence, obligatoire en scanner Rx dont le pixel est anisotrope. La re´solution d’image Cone Beam La re´solution de l’image varie selon les constructeurs. La cohe´rence de l’image de´pend de la chaıˆne radiologique, un maillon faible compromet l’ensemble du syste`me. La de´finition annonce´e du re´cepteur exprime´e en valeur dimensionnelle du pixel, souvent exacte, ne peut a` elle seule garantir la qualite´ de l’image. C’est l’image obtenue qu’il faut conside´rer car elle est l’aboutissement d’une traitement d’image qui ne tole`re pas de maillon faible [3]. En 2001, El Sheik et al., comparant les images d’un scanner he´licoı¨dal et d’une table de radiologie e´quipe´e d’un dispositif Cone Beam, concluaient a` la supe´riorite´ de cette dernie`re technique qui fournissait une image osseuse de plus haute re´solution dans l’axe z, et se montrait moins sensible aux arte´facts me´talliques [4]. En 2007, Hashimoto et al. comparent, a` partir d’une pie`ce anatomique se`che, la qualite´ d’image des structures dentoalve´olaires obtenue avec un appareil Cone Beam Accuitomo Morita 3DX avec un champ de vue (FOV) de 3 4 cm et un
scanner quatre barrettes Asteion Super 4 de Toshiba. Ils concluent que, globalement, la qualite´ d’image dentaire et osseuse du Cone Beam est supe´rieure a` celle du scanner, mais les tissus mous ne sont pas analysables. En 2009, alors que jamais un aussi grand nombre d’appareils Cone Beam diffe´rents se trouve a` disposition, Liang et al. et Jacobs et al. proce`dent a` une e´valuation comparative « subjective » de la qualite´ de l’image entre cinq machines Cone Beam aux caracte´ristiques et champs diffe´rents, dont certains variables, (Accuitomo 3D, Scanora 3D, NewTom 3G, i-CAT, Galileos) et un scanner Rx (Somatom Sensation16) avec un champ variable. Ils concluent que globalement la qualite´ des images Cone Beam est comparable et quelques fois supe´rieure a` celle du scanner multicoupe [5,6]. Pour cette raison et parce que les applications cliniques sont souvent diffe´rentes, toutes ces machines ne peuvent eˆtre conside´re´es comme e´quivalentes en toute circonstance. L’e´valuation implantaire par l’imagerie ne ne´cessite pas une haute re´solution comme pour l’endodontie. Les arte´facts : me´tal et mouvement Le Cone Beam est moins sensible aux arte´facts me´talliques que le scanner (fig. 3). En revanche, l’image Cone Beam est plus expose´e aux arte´facts cine´tiques et le sujet doit conserver une immobilite´, le temps de la rotation de l’appareil (qui n’est pas le temps d’exposition aux rayons X), de l’ordre de 15 secondes. Contrairement a` l’orthopantomographe (OPT), auquel le patient l’assimile visuellement, le Cone Beam n’est pas, de ce point de vue, tole´rant, a` l’inverse du scanner pour lequel le risque de « bouge´ » n’existe pratiquement plus en raison de la vitesse d’acquisition, surtout avec les appareils multibarrettes.
Figure 3. Arte´facts me´talliques du scanner supe´rieurs a` ceux du Cone Beam (meˆme patient).
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Les reconstructions bi- et tridimensionnelle L’ensemble des voxels de´termine le volume informatique d’un patient virtuel, variable selon le FOV choisi ou impose´ par les appareils. Il contient les donne´es brutes qui seront utilise´es pour la reconstruction (« raw data »). D’un point de vue mathe´matique, le processus de reconstruction comporte classiquement deux e´tapes : un mode`le direct des phe´nome`nes physiques mesure´s, les raw data, a` partir duquel pourront eˆtre re´alise´es des reconstructions exploitables nume´riquement, mais aussi une imagerie DICOM indispensable pour une simulation chirurgicale implantaire ou maxillo-faciale et/ou une application robotique ; un mode`le inverse qui, a` partir du mode`le direct, restitue le caracte`re tridimensionnel de l’objet (visualisation selon les trois axes qui de´finissent l’espace) et un rendu volumique.
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Ainsi, a` partir des donne´es acquises, on peut obtenir les donne´es ne´cessaires au diagnostic radiologique, ou bien encore mensuratif, des distances en implantologie par le(s) logiciel(s) du constructeur. Ces logiciels, de qualite´s ine´gales, posse`dent une meˆme base d’outils. A` partir d’un enregistrement disque compact porteur des donne´es brutes (CD-DICOM) des donne´es initiales, le praticien peut re´aliser une navigation avec un mode de visualisation simplifie´e dans les trois directions de l’espace et/ou entreprendre un processus pre´-chirurgical de simulation implantaire.
Reconstructions bidimensionnelles et fiabilite´ des mesures line´aires Les reconstructions multiplanaires et courbes consistent a` se´lectionner, dans le volume, les voxels correspondant aux coordonne´es spatiales de la reconstruction plane ou courbe envisage´e. La plupart des appareils a` moyen ou grand champ procurent des reconstructions bidimensionnelles qui seront,
Figure 4. Cone Beam : e´valuation pre´-implantaire maxillaire : coupes axiales et panoramiques de re´fe´rence dont la dernie`re volumique (e´quivalent d’orthopantomographe [OPT] sans de´formation) et reconstructions verticales et transversales de topographies identifie´es, mesure´es et restitue´es en taille re´elle.
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Imagerie Cone Beam et implants
comme pour le scanner, axiales, « panoramiques », puis verticales et transversales ou transaxiales (comparables aux reconstructions « sagittales obliques » ou verticales transverses du Dentascan, dites aussi « cross-sections »). La reconstruction pre´alable d’une image panoramique e´paisse, dite volumique, englobant les maxillaires, s’inte´grera au protocole d’exploration Cone Beam. Elle ne pre´sente pas de de´formation ou d’agrandissement en raison de l’isome´trie du voxel Cone Beam. La mise en concordance des donne´es nume´riques de l’image 2D avec l’imprimante laser permet d’obtenir des reconstructions en taille re´elle, directement mesurables, fort appre´cie´es en implantologie (fig. 4 et 5). Il est admis que la haute re´solution n’est pas ne´cessaire et qu’une re´solution moyenne de l’image Cone Beam, est acceptable en chirurgie implantaire et maxillo-faciale. A` leur suite, les auteurs d’articles the´oriques et pratiques conside`rent, que dans les conditions habituelles d’examen, les mesures obtenues pouvaient eˆtre conside´re´es comme fiables pour les re´gions maxillodentaires.
Reconstructions tridimensionnelles Les mode`les tridimensionnels ne´cessitent de nombreux calculs. La plupart des ordinateurs, posse`dent une unite´ de traitement de´die´e permettant de cre´er des mode`les 3D et des re´tro-reconstructions en un temps optimal. Le « volume voxe´lise´ » s’exporte de plus en plus en dehors du site d’imagerie et sera exploite´ par des logiciels de´die´s pour la simulation et le guidage implantaire, l’acte chirurgical maxillo-facial, la mode´lisation de prothe`ses, la robotique. . .
L’argument dosime´trique Le Cone Beam est conforme au souci de radioprotection, en particulier de l’obligation d’optimisation des examens utilisant les radiations ionisantes.
Le souci de radioprotection La transposition en droit franc¸ais des directives europe´ennes Euratom 96/29 et 97/43 [7,8], pre´pare´e par l’ordonnance
Figure 5. Cone Beam : e´valuation pre´-implantaire mandibulaire ave guide radiologique (repe`res denses identifie´s A, B, C) et surlignage des canaux mandibulaires.
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2001-270 du 28 mars 2001, a modifie´ la le´gislation nationale de radioprotection selon le principe « as low as reasonably achievable radiation exposure » (exposition au rayonnement aussi basse que raisonnablement possible [ALARA]). Elle rend obligatoire pour les praticiens demandant et/ou re´alisant des examens d’imagerie utilisant les rayonnements ionisants l’application des : principe de justification (le be´ne´fice escompte´ doit eˆtre supe´rieur au risque potentiel) ; principe d’optimisation par lequel « l’exposition des personnes aux rayonnements ionisants [. . .] doit eˆtre maintenue au niveau le plus faible qu’il est possible raisonnablement d’atteindre » [transcription du principe ALARA] et de s’assurer qu’aucune autre technique d’efficacite´ comparable « comportant moins de risques » n’est disponible.
La dosime´trie compare´e Le concept de la dose efficace E rend compte du risque biologique e´voque´ des radiations ionisantes. La dose efficace E est la somme des doses e´quivalentes rec¸ue par tous les tissus et organes expose´s. Contrairement a` la dose absorbe´e, elle ne se mesure pas mais se calcule. En 2001, Bianchi et al. soulignaient la modestie des doses absorbe´es par des patients soumis a` un examen Cone Beam par rapport au meˆme examen en tomographie conventionnelle et surtout en scanner Rx [9] (fig. 6). En 2003, Ludlow et al. arrivaient a` la conclusion que la dose d’exposition du Cone Beam correspondait a` celle de quelques cliche´s panoramiques [10]. Il reprenait en 2006 l’e´tude pre´ce´dente, e´largie a` la dosime´trie de trois appareils diffe´rents Cone Beam a` champ large de 1200 [11]. En 2008, Ludlow et al. reprenaient les e´valuations faites pre´ce´demment sur diffe´rents appareils, en tenant compte des nouvelles recommandations de l’International Commitee
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in Radioprotection (ICRP) (Commission internationale de protection contre les rayonnements [CIPR]) de 2007. Il en re´sulte une majoration de la dose efficace mesure´e par rapport a` l’e´valuation de 2006 et par conse´quent du risque calcule´, mais qui reste tre`s largement infe´rieur a` celui du scanner X [12]. Il e´crit : « Cone Beam computed tomography (CBCT) provides a lower dose, lower cost alternative to conventional CT that promises to revolutionize the practice of oral and maxillo-facial radiology » (Par une dose de´livre´e infe´rieure et a` un moindre cou ˆ t, le Cone Beam est une alternative au scanner Rx qui promet de re´volutionner la pratique radiologique buccale et maxillo-faciale) [10,11]. La tomographie nume´rise´e a` faisceau conique est bien l’outil peu irradiant, performant et spe´cifique de l’e´valuation tridimensionnelle dentomaxillo-faciale. L’arrive´e du Cone Beam aura incite´ a` re´duire les doses de´livre´es par les examens scanner par la multiplication des protocoles « low dose ». Cette re´duction n’alte`re pas la qualite´ de l’image dentomaxillaire comme l’ont montre´ Suomalaien et al., mais le Cone Beam garde l’avantage d’eˆtre bien plus modeste dans les doses de´livre´es. Le scanner Rx a des possibilite´s particulie`res pour les structures de faible densite´ comme les parties molles que le Cone Beam ne peut concurrencer pour l’instant. Quant au calcul statistique de probabilite´ ale´atoire des risques potentiels de cancer aux basses doses dont la survenue n’a pas e´te´ de´montre´e, il est vivement combattu par l’Acade´mie des sciences et l’Acade´mie nationale de me´decine, dans un rapport commun (mars 2005).
Imagerie Cone Beam et acte implantaire : passe´ et pre´sent Comme pre´ce´demment pour le scanner, la technique Cone Beam a d’abord concerne´ l’implantologie. Puis, son champ d’application a gagne´ rapidement les autres secteurs de l’odontologie et de la chirurgie maxillo-faciale [13].
L’imagerie aux diffe´rents temps du projet implantaire L’implantologiste fait appel a` l’imagerie pour une e´valuation anatomique descriptive et biomensurative des sites implantaires, mais aussi pour une simulation 3D du projet prothe´tique implantaire. L’imagerie s’est impose´e dans les trois temps fondamentaux que sont la planification, la chirurgie et les controˆles postope´ratoires.
L’e´poque des pionniers Figure 6. Pre´sentation princeps de Silvio Bianchi a` Glasgow. Chaque e´valuation a e´te´ faite avec trois modes d’acquisition diffe´rents. Dans tous les cas, le Cone Beam est la technique la moins irradiante par rapport a` la tomographie et le scanner. Document original amicalement communique´ par l’auteur [9].
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Dans les anne´es 1990, les appareils panoramiques performants, dont le mode`le est le ScanoraW, sont dote´s de programmes tomographiques annexes, au mouvement spirale´, qui permettent d’obtenir des coupes planes, sagittales ou transversales avec un agrandissement constant, quel que soit le niveau de la coupe. Une e´valuation pre´-implantaire de
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secteurs limite´s, volontiers moyens ou me´siaux, est re´alisable sans avoir recours obligatoirement au scanner (fig. 7).
La confe´rence de consensus de Dublin En mai 2000, dix experts de l’European Association for Osseointegration (AEO) e´tablissent des recommandations sur la conduite a` tenir en imagerie, qui sera publie´ en 2002 [14]. Il est pre´cise´ qu’en comple´ment du bilan clinique, l’imagerie doit eˆtre la plus e´conome possible en rayons X, conforme´ment au principe ALARA et privile´gier les me´thodes simples (cliche´s endobuccaux, panoramique, te´le´radiographie). A` cette e´poque, le Cone Beam n’a pas e´te´ e´voque´e, car il en e´tait a` son de´but. Dans ce rapport, il est e´crit que l’imagerie sectionnelle (telle qu’elle est comprise alors, c’est-a`-dire tomographies spirale´es ou scanner Rx) ne sera jamais faite en premie`re intention. Elle s’ave`re utile quand existent un risque le´sionnel de structures importantes (foramen incisif, canal mandibulaire), des particularite´s anatomiques « limites » ou une atrophie osseuse.
L’imagerie sectionnelle est e´galement indique´e en pre´vision de greffe ou d’implant zygomatique, d’aide a` la planification de la prothe`se ou au transfert des informations pour des gestes assiste´s par ordinateur. La priorite´ est accorde´e, chaque fois que possible (secteurs re´duits, ante´rieurs et moyens), a` la tomographie spirale´e sur le scanner Rx. Il est aussi indique´ que ce protocole est appele´ a` e´voluer. . .
Aujourd’hui Dans son projet prothe´tique, l’implantologiste demande explicitement au radiologue d’apporter les renseignements de´terminants sur : la hauteur d’os disponible entre la creˆte alve´olaire et la structure « critique » a` respecter : plancher des fosses nasales, planchers des sinus, foramen et canal incisifs, canal mandibulaire, e´mergence mentonnie`re et fosse sousmandibulaire ; l’e´paisseur d’os et de corticale et la qualite´ approche´e de l’os alve´olaire ;
W Figure 7. Appareil panoramique Scanora e´quipe´ d’un tomographe a` balayage spirale´. E´valuation pre´-implantaire de la re´gion molaire gauche e´dente´ (repe`re dense).
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la divergence entre les axes chirurgicaux et prothe´tiques mate´rialise´s par un guide d’imagerie ; l’orientation radiculaire des dents adjacentes a` l’e´dentement ; mais aussi l’absence de pathologie osseuse, d’e´le´ments dentinaires inclus et de foyers inflammatoires ou infectieux latents.
Le principe du Cone Beam n’e´tant pas celui de la tomodensitome´trie, c’est-a`-dire la mesure des densite´s, il n’est pas facile d’e´valuer nume´riquement la qualite´ osseuse en particulier lors du bilan pre´-implantaire, comme le permet le scanner Rx. Pour re´pondre a` une possibilite´ de de´termination des densite´s osseuses par le Cone Beam, Lagrave`re et al. ont rapporte´, en 2006, la conversion des densite´s optiques en unite´s Hounsfield d’un examen Cone Beam (NewTom 9000) [15] ; le facteur de conversion serait spe´cifique pour chaque appareil, ce qui implique un calcul particulier et complexe pour chacun d’eux, difficilement re´alisable en pratique. . . Une question subsidiaire, fre´quemment pose´e par le chirurgien, porte sur la « ventilation » des sinus. En d’autres termes, il s’agit d’appre´cier la perme´abilite´ des ostia des sinus maxillaires lors d’une e´valuation pre´-implantaire maxillaire, en particulier apre`s greffe de sure´le´vation des sinus maxillaires (sinus lift).
Les diffe´rents temps de l’e´valuation pre´implantaire Le protocole d’imagerie pre´-implantaire s’appuie sur trois e´tapes successives, chacune autorisant et validant la suivante, et la dernie`re menant a` l’acte implantaire : l’examen clinique, encore pour l’instant l’imagerie conventionnelle et surtout l’imagerie sectionnelle. L’imagerie intervient aux diffe´rents temps du geste implantaire en pre´- et postope´ratoire mais aussi au cours de l’intervention.
L’imagerie conventionnelle Comprenant l’OPT et/ou l’e´valuation technique ou cliche´ re´tro-alve´olaire (RA) Long Cone, l’imagerie conventionnelle assure une approche de premie`re intention du site implantaire pour l’e´valuation pertinente suppose´e de qualite´ osseuse alve´olaire par les cliche´s 2D Long Cone et de la globalite´ du massif dentomaxillaire par l’OPT [16] (fig. 8). Associe´e a` l’examen clinique, cette e´tape permet de se´lectionner les patients pouvant be´ne´ficier a priori d’un acte implantaire, d’e´carter ceux dont l’e´tat anatomique en l’e´tat est manifestement incompatible, dans l’imme´diat, avec un projet implantaire ou bien encore d’anticiper l’exploration radiologique des sites de pre´le`vement autoge`ne au cours de l’examen.
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Figure 8. E´valuation de premie`re intention de la re´gion pre´molo-molaire maxillaire droite e´dente´e par cliche´ panoramique : retrait osseux et procidence du plancher sinusien : greffe osseuse de sure´le´vation envisage´e.
L’imagerie sectionnelle L’imagerie sectionnelle est justifie´e par l’insuffisance de l’examen standard dans l’e´valuation de l’architecture, des dimensions et de la qualite´ de la composante osseuse d’un site implantaire dans les trois directions de l’espace. Elle e´tait pratiquement synonyme, il y a encore peu, du seul scanner Rx et des reconstructions spe´cifiques dentaires 2D (logiciel de type DentascanW). Il a pu sembler a` certains que la TDM e´tait la seule technique fiable d’e´valuation dimensionnelle. La mise en application de la directive Euratom 97/43 devait modifier cette approche et favoriser l’e´mergence du Cone Beam, d’abord conside´re´ comme un ersatz, vite devenu un concurrent se´rieux du scanner dentaire avant d’eˆtre la technique de re´fe´rence en imagerie dentomaxillo-faciale. Cette reconnaissance est solidement e´tablie sur des arguments qualitatifs et dosime´triques. Le choix de l’appareil Cone Beam et son utilisation En imagerie pre´-implantaire, il est souhaitable d’avoir recours a` des appareils dont le champ permet l’e´valuation de l’ensemble de l’arcade et des re´gions naso-sinusiennes (controˆle de la perme´abilite´ des sinus maxillaires en cas de greffe de sure´le´vation des planchers, de´couverte de le´sions infectieuses a` distance. . .). Cela est possible pour un champ moyen (entre 10 et 15 cm) et plus encore pour un grand champ (15 cm et davantage). L’e´valuation pre´-implantaire ne re´clame pas une re´solution d’image tre`s e´leve´e contrairement a` l’endodontie. La de´cision chirurgicale s’appuie sur une ne´cessite´ clairement de´finie par le praticien selon l’examen clinique. La valeur pre´dictive du projet implantaire par l’imagerie sectionnelle volumique s’est conside´rablement ame´liore´e avec les logiciels 3D qui en font un ve´ritable outil ope´ratoire. A` partir des donne´es brutes de ce volume, les reconstructions 2D et 3D seront e´labore´es par traitement informatique, selon ses diffe´rentes de´clinaisons.
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Figure 9. Greffes osseuses de sure´le´vation des planchers sinusiens (sinus lift), ve´rification de la ventilation : perme´abilite´ des me´ats.
Didactiques, ces me´thodes s’ave`rent surtout utiles, en implantologie, lorsqu’elles sont combine´es a` la simulation chirurgicale. Comme pour le scanner Rx, les reconstructions seront d’abord panoramiques, non de´forme´s, d’e´paisseur millime´trique comparables aux reconstructions panoramiques du DentascanW, mais aussi spe´cifiquement d’une e´paisseur cons-
tante (panoramiques dits volumiques). Elles seront ensuite, verticales et transversales 2D, dites transaxiales mais aussi « cross-sections », comparables aux reconstructions « sagittales obliques » du scanner Rx restitue´es en taille re´elle par le reprographe-laser. De nombreux logiciels permettent le surlignage du canal mandibulaire sur les reconstructions panoramiques qui sera
Figure 10. Apport osseux : 1 : greffe osseuse de sure´le´vation ; 2 : comblement alve´olaire ; 3 : greffe d’apposition.
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Figure 11. Controˆle de greffe osseuse de sure´le´vation : hypodensite´ centrale et polaire supe´rieure avec composante inflammatoire sinusienne de´clive.
retrouve´ selon sa section sur les coupes verticales et transversales, assurant ainsi sa localisation quelques fois de´licate, si ses limites sont impre´cises et/ou la trabe´culation osseuse laˆche ou hypodense. Planification ope´ratoire et imagerie En toute situation clinique, la de´cision du praticien s’appuie sur son examen clinique et de l’e´valuation radiologique standard de premie`re intention. La planification est de´finie par le choix du site implantaire, la position ide´ale et l’axe ide´al des implants.
Figure 12. E´valuation mandibulaire pre´-implantaire avec guide.
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Le choix des examens de´pend du nombre d’implants envisage´s, de leurs positions et de l’e´ventuelle ne´cessite´ d’une greffe osseuse, ainsi que du niveau d’expertise du praticien. Dans l’ide´al, l’examen radioclinique doit permettre l’analyse des dimensions vestibulo-linguale et verticale des proce`s alve´olaires et a` e´gale importance de leur inclinaison, l’appre´ciation de la qualite´ de l’os trabe´culaire, l’inte´grite´ et l’e´paisseur des corticales, la de´termination des anatomies osseuses atypiques localisation de la fosse sous-mandibulaire, anomalie de de´veloppement, irre´gularite´s post-extractionnelles, la de´tection de pathologies et des racines re´siduelles, la qualite´
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des re´gions alve´olaires des sites envisage´s, mais aussi la localisation exacte des e´le´ments anatomiques « critiques » qui ne´cessitent une attention. Cette e´valuation pourra eˆtre comple´te´e par l’analyse des sites de pre´le`vements osseux pour greffes envisage´es, l’e´tat de comblements alve´olaires ou de greffons osseux, en particulier sous-sinusiens, le controˆle de la perme´abilite´ de l’ostium (fig. 9). L’imagerie sectionnelle ame´liore la pre´dictibilite´ du succe`s d’un traitement implantaire en e´valuant les composantes quantitative et qualitative de l’os disponible dans les trois directions de l’espace, en de´terminant la ne´cessite´ d’un apport osseux, comblement alve´olaire ou greffe osseuse, et son controˆle : sure´le´vation du plancher sinusien (sinus lift), greffe d’apposition (fig. 10 et 11). Elle permet l’optimisation, en pre´ope´ratoire et lors de la chirurgie, de la position spatiale de l’implant en fonction des crite`res esthe´tiques, fonctionnels et biome´caniques. Le recours a` un guide radiologique, porte´ par le patient pendant l’acquisition radiologique ame´liore le protocole d’imagerie. C’est la seule fac¸on de mettre en correspondance le projet prothe´tique, c’est-a`-dire l’objectif du traitement,
avec le volume osseux re´siduel. Les marqueurs radio-opaques mate´rialisent l’axe ou le profil des dents a` remplacer. L’ide´al est que le volume osseux corresponde en quantite´ et en inclinaison avec ces axes. Pour le chirurgien, planifier consiste a` faire un compromis entre l’axe des futures dents et le volume osseux disponible [17] (fig. 12 et 13).
Les de´veloppements de l’acquisition des donne´es nume´riques : la simulation implantaire et la robotique La valeur pre´dictive du planning par l’image s’est conside´rablement ame´liore´e avec les logiciels de planification 3D. Elle est devenue « interventionnelle » avec les guides chirurgicaux re´alise´s par conception et fabrication assiste´e par ordinateur (CFAO) a` partir des donne´es nume´riques d’acquisition, hier du seul scanner Rx et aujourd’hui du Cone Beam.
L’acquisition et le transfert des donne´es brutes Les donne´es brutes acquises alimentant les logiciels de simulation.
Figure 13. Meˆme sujet que pre´ce´demment : bilan Cone Beam 2D.
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Figure 14. Simulation implantaire d’une acquisition Cone Beam sur mode`le transparent 3D.
Elles sont transmises en format DICOM au chirurgien par le radiologue ou acquises au cabinet d’implantologie. On assiste ainsi a` un transfert au chirurgien de la maıˆtrise de l’acte d’imagerie implantaire pure, de la conception du projet prothe´tique a` sa re´alisation qui n’e´tait pas possible avec le seul scanner Rx [18] (fig. 14).
La simulation La simulation implantaire, planifie´e en bouche graˆce a` l’imagerie, a permis a` de nombreux implantologues de repousser les limites de la chirurgie des cas complexes en assurant un positionnement des implants conforme au projet, de manie`re
Figure 15. Acquisition Cone Beam 3D et simulation a` partir des donne´es brutes ou « raw data ». Document de T. Fortin [17].
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beaucoup plus pre´cise qu’a` main leve´e. La simulation assure la fiabilite´ du geste chirurgical, sans controˆle visuel, des techniques « mini-invasives » que sont les chirurgies additionnelles (fig. 15). L’objectif est double : de´finir le plus pre´cise´ment possible une strate´gie ope´ratoire avant la chirurgie et la reporter en bouche. Le premier temps sera l’acquisition nume´rique avec un guide radiologique mate´rialisant le projet prothe´tique. Jacobs et al., a` leur suite, ont de´montre´ que cette de´marche ame´liorait conside´rablement la qualite´ du re´sultat final [19,20]. Le report sur le site se fait, pour les syste`mes les plus re´pandus, par des guides qui peuvent eˆtre ste´re´olithographiques (NobelGuideW, SimplantW. . .) ou me´caniques (EasyGuideW. . .). Les syste`mes de reconstruction et de simulation sont compatibles avec la technique Cone Beam, puisqu’ils utilisent les donne´es d’acquisition comme pre´ce´demment avec le scanner Rx. Il existe des logiciels gratuits de visualisation des images DICOM et de traitement des donne´es qui, bien qu’incomplets, rec¸oivent un accueil favorable. Ces logiciels n’ont pas la qualite´ et les options que SimplantW ou Nobel GuideW proposent, mais ils permettent une visualisation 2D par une succession de coupes axiales (type viewer), et parfois un e´quivalent 3D en rendu de volume (volume rendering).
L’outil robotise´ L’e´tape suivante de l’exploitation des donne´es informatiques est le pilotage d’un outil robotise´ (RobodentW, syste`me Pilot SurgeryW, etc.) utilisant le principe des traceurs optiques qui guide le chirurgien pendant l’acte ope´ratoire avec pre´cision a` la fois par l’imagerie et la te´le´me´trie. On parle de robotique passive ou navigation, que certains comparent au GPS. Le de´veloppement d’appareils mobiles (E´tats-Unis, Allemagne. . .) pour la salle d’ope´ration ORL devrait trouver une application simple en implantologie pour le controˆle peret/ou postope´ratoire imme´diat de la mise en place des implants.
Figure 16. Controˆle radiologique conventionnel d’implant par technique endobuccale Long Cone.
Le controˆle postope´ratoire Le but de l’imagerie est d’e´valuer l’oste´ointe´gration des implants et des greffes osseuses. Les techniques panoramique et Long Cone sont encore aujourd’hui largement utilise´es pour objectiver le niveau osseux pe´ri-implantaire et ses variations au cours du temps dans sa dimension verticale et en pe´riphe´rie de l’implant (fig. 16). L’imagerie sectionnelle Cone Beam s’impose de`s aujourd’hui en cas de complications (effraction osseuse, pathologie des cavite´s naso-sinusiennes) (fig. 17), mais aussi de trouble sensitif a` type de dysesthe´sie et/ou paresthe´sie labiomentonnie`re. Il est certain que l’e´valuation locore´gionale pre´-implantaire et le
Figure 17. E´valuation pre´-implantaire maxillaire (guide radiologique) : comblement muqueux sinusien gauche. L’examen est e´largi a` la cavite´ sinusomaxillaire : comblement + se´questration de substance obturatrice canalaire : greffe myce´lienne (aspergillome).
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suivi post-chirurgical rele`veront de plus en plus de la technique Cone Beam.
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De´claration d’inte´reˆts Les auteurs de´clarent ne pas avoir de conflits d’inte´reˆts en relation avec cet article.
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