CONE BEAM (Prothèse Dentaire)

CONE BEAM (Prothèse Dentaire)

I – INTRODUCTION
Le cone beam (ou CBCT pour Cone Beam Computed Tomography) s’est imposé depuis plusieurs années comme la méthode de référence en imagerie dento-maxillaire, supérieure au scanner, bien que ce dernier reste incontournable dans certaines indications.

II – PRINCIPE
Le générateur de rayons X qui émet un faisceau de forme conique traversant l’objet à explorer avant d’être analysé après atténuation par un système de détection.

Le tube et le système de détection tournant autour du sujet (180 à 360° selon les constructeurs), permettant, après transmission des données à un ordinateur, la reconstruction volumique d’un cylindre contenant l’objet (ici, les maxillaires).

L’unité de volume est dénommée voxel (volume élément).
Un voxel à la forme d’un parallélépipède rectangle ; il est caractérisé par les dimensions de ses trois arêtes.

Le volume d’un examen CBCT est caractérisé par son caractère « isotope » (voxels cubiques).
Les coupes obtenues ont la même résolution spatiale quelle que soit leur orientation.
Les voxels obtenus en cone beam sont dits isotropes ou isométriques. Ceci signifie que leurs côtés sont de même dimension chaque voxel est cubique, quelle que soit l’orientation des reconstructions dans les trois dimensions de l’espace, d’où l’avantage géométrique déterminant sur le scanner, dont les voxels de reconstruction sont parallélépipédiques, anisotropes, induisant une relative déformations des images reconstruites et n’autorisant que des reconstructions dans un axe strictement perpendiculaires au volume d’acquisition.

Le volume ainsi obtenu à partir des projections cone beam (acquisitions) est reconstruit par ordinateur en coupes axiales 3D.

A chaque degré de rotation, l’émetteur libère une impulsion de rayons X qui traversent le corps anatomique pour être réceptionnés sur le détecteur qui effectue une rotation simultanément à la source.

Ainsi à chaque déplacement angulaire, on obtient sur le capteur plan une image 2D du volume traversé.

Des centaines d’images sont prises par des acquisitions numériques ce qui permet d’obtenir un volume et d’effectuer la reconstruction informatique 3D pour visualiser virtuellement les structures anatomiques explorées.

Le système de détection et de transmission des données diffère selon les machines.
Actuellement, un chemin plus court et plus simple du signal pour le système à capteur plan, qui pourrait, par diminution du « bruit du système », expliquer la meilleure résolution.

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III – TECHNIQUE DE REALISATION
A – Acquisition des données :
Le patient est positionné debout ou assis (la plupart des appareils sont verticaux) couché sur un lit (le lit s’engageant au centre d’un anneau porteur du couple tube-capteur plan) tension (de 50 à 110 kV), intensité (mA) et temps de pose, en fonction de la corpulence du sujet et de la résolution souhaitée.

La réalisation initiale d’un topogramme (scout view):
prise de deux clichés digitaux (profil et face) pour le centrage, l’orientation et la délimitation du volume d’acquisition.
L’acquisition du volume:
temps variable selon les machines et les programmes de 9 à 30 secondes ne pas bouger ou déglutir => acquisition des données brutes.

B – Travail informatique de l’image :
L’acquisition des données brutes n’est qu’un premier temps dans la chaîne de génération de l’image.
Les données brutes sont stockées et transformées en volume exploitable par reconstruction d’image.

1 – Reconstructions primaires : du volume exportable. On distingue :
a – Reconstructions bidimensionnelles « directes »
2D, axiales, frontales et sagittales « directes », obtenues à partir des données brutes.
b – Reconstructions DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine)
images reconstruites selon le plan axial, autorisant l’exploitation de logiciels spécialisés permettant d’obtenir des reconstructions secondaires de deux types : multiplanaires et dentascanner.

Le caractère isotrope des voxels en cône beam autorise des reconstructions axiales secondaires (« reslices ») dans un axe différent de celui de l’acquisition.
c – Les reconstructions multiplanaires (Multiplanar Reformation ou MPR)
comme les reconstructions directes, bidimensionnelles (axiales, frontales ou sagittales avec leurs composantes obliques) et 3D.
d – Les reconstructions « dentascanner » (ou Curved MPR)
réalisées selon les plans axial, panoramique (parallèle à la crête alvéolaire) orthogonal à la crête (perpendiculaire ou « coronal » ou « cross-sectional ») et associées à la demande à des reconstructions 3D.

Ce dernier type de reconstructions est surtout indiqué en implantologie pour les mesures volumiques de l’os alvéolaire.
e – Le transfert des données DICOM sur CD ou par Internet.

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Les images bidimensionnelles et tridimensionnelles obtenues peuvent être imprimées sur film radiologique ou papier, idéalement en taille réelle.

2 – Reconstructions secondaires ou « Rétroreconstructions »
Obtenues à partir des reconstructions primaires axiales, obtention d’images en Ultra-Haute Résolution (UHR) à voxels de 70 à 80 μm d’arête.

Ces images plus définies sont potentiellement plus bruitées et exigent des outils de « filtrage » du bruit pour leur exploitation.
Utiles surtout en pathologie endodontique : diagnostic canalaire et des fêlures, trajet fistuleux d’un foyer d’ostéite …
a – Reconstructions tridimensionnelles (3D) de plus en plus exploitées à visée chirurgicale pré et peropératoire en implantologie modélisation prothétique.
b – L’imagerie 3D en Rendu de Volume (Volume Rendering ou VR)
permettant d’isoler des structures de densité donnée par seuillage, Par exemple le seuillage osseux permet d’analyser les structures osseuses avec une transparence variable le seuillage dentaire, permet d’isoler la denture, effaçant les structures osseuses et les parties molles.
c – L’imagerie 3D de surface (Surface Rendering ou SR)
ne montre que les surfaces cutanées ou osseuses, ne permettant pas l’analyse des structures internes.

IV – CARACTERISTIQUES DE L’IMAGE CONE BEAM
A – CHAMP DE VUE ET MATRICE DE RECONSTRUCTION
1 – LE CHAMP DE VUE
est défini dans un premier temps lors de l’acquisition pour correspondre à l’étude envisagée petits champs, de 4 à 8 cm, champs moyens de 9 à 14 cm ou grands champs de 15 à 30 cm.
2 – LA MATRICE DE RECONSTRUCTION en règle aujourd’hui de 512 × 512 pixels.

a – RESOLUTION SPATIALE
C’est la capacité d’un système à discerner deux petites structures proches.
Elle est supérieure à celle du scanner, surtout en cas d’utilisation de voxels isotropes de petite taille (70 à 160 μm).
Elle peut être moins bonne si les voxels dépassent 250 μm.
Ainsi, pour améliorer la résolution spatiale, on peut:

• diminuer la taille du champ de vue et/ou augmenter la taille de la matrice pour des voxels de taille réduite;

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• augmenter la tension (kV);
• diminuer l’épaisseur des reconstructions.
  problème de compromis car la réduction du pixel entraîne
• une diminution du rapport S/B
• augmenter la tension « durcit » le faisceau incident de rayons X => provoque une diminution de la résolution en contraste ou en densité).

b – RESOLUTION EN DENSITE (ou en contraste)
C’est la capacité d’un système à distinguer deux structures de densités proches.
Pour augmenter « potentiellement » la résolution en contraste, en augmentant le rapport S/B, on peut:
augmenter l’intensité du signal (mA) et donc la dose d’irradiation ;
augmenter la taille du voxel en augmentant le champ de vue et/ou diminuant la taille de la matrice;
augmenter l’épaisseur des reconstructions.

V – BRUIT ET ARTEFACTS
1 – RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT (rapport S/B)
Plus le signal d’une image est supérieur au bruit qui le compose, meilleurs sont le rapport S/B et la qualité de l’image résultante, aussi bien en contraste qu’en résolution spatiale.
le bruit photonique ou quantique, qui correspond au phénomène de fluctuation quantique du faisceau de rayons X;
le bruit du système qui correspond à l’ensemble des bruits prenant naissance dans la chaîne de détection, de transmission et de numérisation du signal.

Ainsi, pour améliorer la résolution spatiale, on peut:
diminuer la taille du champ de vue et/ou augmenter la taille de la matrice pour des voxels de taille réduite ;
augmenter la tension (kV);
diminuer l’épaisseur des reconstructions.

2 – ARTEFACTS
a – Artéfacts cinétiques:
Ils sont plus fréquents qu’au scanner du fait des temps de pose plus longs des moyens de contention efficaces afin de limiter les mouvements de la tête du patient: appuis ou « scratch » frontaux et occipitaux un temps d’acquisition le plus court possible ; une coopération du patient pour limiter les Mouvements physiologiques (ainsi que la déglutition voire la respiration quand le temps de pose est court)

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b – Artéfacts métalliques :
Les artéfacts métalliques apparaissent lorsque le faisceau de rayons X rencontre des transitions trop abruptes de densité dans le volume exploré.

Ces artéfacts métalliques sont le plus souvent causés par ce phénomène de durcissement du faisceau ainsi que par le rayonnement diffusé.
présence de plages de perturbations hypodenses, plus ou moins intenses (zones d’ombre, bandes sombres), de stries radiaires noires ou blanches, qui sont centrées sur les structures métalliques.

c – EFFET « MACH » OU EFFET DE BORD
L’effet de bord se traduit par la présence d’un liseré noir autour ou à proximité d’une structure dense (implant, prothèse, tenon, inlaycore…) en fort contraste avec l’os alvéolaire. Une simple diminution de contraste l’atténue ou l’annule, le différenciant d’une alvéolyse péri-implantaire par exemple.

d – ARTEFACTS METALLIQUES DE COURONNE
Ces artéfacts métalliques, essentiellement dus au durcissement du faisceau s’expriment par des bandes blanches ou noires ou mixtes, parfois en « feu d’herbe » situées strictement à la hauteur des couronnes du fait du caractère horizontal du centre du faisceau, parallèle en général au plan occlusal.

e – ARTEFACTS METALLIQUES RADICULAIRES
dus principalement aux tenons intra-radiculaires, aux inlaycores et aux piliers implantaires.

f – AUTRES ARTEFACTS METALLIQUES
Objets métalliques se situant dans le champ du faisceau de rayons X : essentiellement les piercings et les boucles d’oreilles, à ôter si possible avant l’examen.

g – Fausses images lacunaires
pouvant mimer une carie ou une résorption coronaire ou radiculaire, souvent à proximité d’un amalgame ou d’une prothèse métallique.

VI – TYPES DE CONE BEAM
Il existe une variation sur l’exactitude des mesures.
En effet pour balayer l’ensemble des indications en odonto-stomatologie, il existe différents CBCT selon leur champ d’exploration ou FOV pour field of view:
les petits champs : inférieurs à 10 cm,
les champs moyens : entre 10 et 15 cm,
les grands champs : supérieurs à 15 cm.

VII – CONE BEAM VS TDM

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Scanner

• Faisceau de rayons X aplati [en éventail]
• Capteur de forme globalement longiligne
• Acquisition nécessitant de multiples rotations autour du patient
• Forme générale des appareils (position allongée obligatoire)
• Voxel parallélépipède rectangle : Volume anisotrope
• Irradiation ++

Cone beam

• Faisceau de rayons X ouvert conique
• Capteur plan
• Acquisition rapide nécessitant une rotation unique
• Forme générale se rapprochant de l’OPT, le patient est debout
• Voxel cubique : Volume isotrope
• Irradiation +

VIII – AVANTAGES
En résumé, l’imagerie 3D présente plusieurs avantages :
Cone Beam présente, par rapport au scanner, l’intérêt d’une moindre irradiation.
Meilleure acquisition des petites structures osseuses

• Le Cone Beam permet de réaliser des clichés sur tous les plans spatiaux : les images sont plus précises qu’avec une radiographie panoramique, sans écrasement ni déformation des plans, avec une qualité d’image supérieure.
• Les coupes sont plus fines et permettront d’obtenir des informations plus détaillées sur les anomalies des petites structures dentaires.

Meilleure planification des traitements

• La reconstitution numérique en 3D permet d’effectuer une approche optimale et plus sécuritaire pour certains traitements en chirurgie dentaire et en implantologie.
• Permettant notamment de déterminer la quantité et la qualité osseuse de façon très précise, ainsi que la localisation des petites structures morphologiques comme les canaux radiculaires accessoires,
• Outil pédagogique, il permet au patient de visualiser et de comprendre son traitement par la même occasion.

IX – INDICATIONS

• Implantologie
• Dents de sagesse posant un problème anatomique avant extraction
• Pathologie orthodontique et malformative imposant une imagerie 3D (inclusions, agénésies, dent surnuméraire, fentes, dysmorphies…)
• Traumatismes dentoalvéolaires ou maxillaires en dehors des traumatismes graves de la face, indiquant plutôt un scanner
• Pathologie endodontique (anatomie canalaire, lésions d’origine endodontique : leurs causes, leurs rapports et conséquences, fêlures…)
• Pathologie parodontale
• Images claires et denses des maxillaires (diagnostic et bilan) incluant la pathologie tumorale et kystique intra-osseuse
• Sinusites d’origine dentaire ou implantaire et pathologie des sinus en général
• Pathologie osseuse des ATM.

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X – PRESCRIPTION
La prescription doit être précise et contenir le plus d’informations possibles:

• motif exact de l’examen
• zone précise à explorer
• sa localisation, son champ, le numéro de la dent, l’arcade
• état de santé du patient
• reconstructions souhaitées : standards ou adaptées.

XI – LIMITES
en résolution spatiale :

• surtout en cas de pixel supérieur ou égal à 300 μm.
• Par contre, l’utilisation de voxels isotropiques de petite taille (125 voire 80 μm) dans les trois plans de l’espace permet une résolution spatiale meilleure qu’en scanner.
  en résolution en densité : d’où l’étude médiocre des parties molles et l’incapacité à mesurer des densités.

XII – CONCLUSION
Le cone beam suffit au diagnostic dans la majorité des cas en implantologie et en pathologie dentomaxillo-faciale, du fait de sa spécificité pour l’étude des tissus durs que représente le complexe dentoalvéolaire.

• Le scanner des maxillaires avec dentascanner reste cependant incontournable dans l’exploration des parties molles et dans tous les cas où une mesure de densité est nécessaire.

CONE BEAM (Prothèse Dentaire)

  Une bonne hygiène bucco-dentaire repose sur un brossage biquotidien, l’utilisation de fil dentaire et des visites régulières chez le dentiste.
Les caries dentaires, causées par les bactéries de la plaque, peuvent être prévenues par une alimentation pauvre en sucres et un apport en fluorure efficace.
Le diagnostic précoce des parodontites permet d’éviter la perte osseuse et la mobilité dentaire grâce à des traitements ciblés.
Les implants dentaires offrent une solution durable pour le remplacement des dents manquantes, sous réserve d’un support osseux suffisant.
L’anesthésie locale en dentisterie doit être parfaitement maîtrisée pour optimiser le confort du patient et minimiser les risques.
Les malocclusions relèvent souvent de l’orthodontie, mais exigent un bilan clinique et radiographique approfondi avant intervention.
La prise en charge de l’anxiété en cabinet dentaire implique une approche psychologique adaptée et, au besoin, des protocoles de sédation appropriés.
 

CONE BEAM (Prothèse Dentaire)