UE 4 - Empreinte optique

• L'avènement du numérique a transformé la profession de chirurgien-dentiste, notamment grâce aux caméras intra-orales qui remplacent progressivement les empreintes conventionnelles.
• L'empreinte optique et la modélisation virtuelle offrent des possibilités de plus en plus vastes, ce qui explique leur adoption croissante dans les cabinets dentaires et leur application dans de nombreux domaines de l'odontologie.

Définitions importantes

• Empreinte: Enregistrement négatif de la topographie d'une zone de la cavité buccale ou d'un modèle. Le moulage de cette empreinte permet d'obtenir une réplique positive.
• Empreinte physico-chimique: Empreinte réalisée à l'aide d'un matériau d'empreinte.
• Empreinte numérique: Empreinte obtenue via un outil informatique.
• Empreinte optique: Reproduction numérique d'un objet dont les coordonnées sont mesurées en fonction de la modification imposée à un rayon incident par l'objet sur lequel il est projeté.

CFAO (Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur)

• L'acquisition numérique, ou empreinte optique, s'inscrit dans le concept plus large de la CFAO, qui englobe la conception assistée par ordinateur (CAO) et la fabrication assistée par ordinateur (FAO).
• La chaîne CFAO dentaire comporte trois éléments correspondant à trois phases distinctes : deux étapes de CAO et une de FAO.
• Phase d'acquisition des données: Numérisation transformant les informations d'un élément (dent en bouche ou sur modèle) en données numériques transmises à un ordinateur, réalisée via la caméra optique (première étape de la CAO).
• Phase de conception: Logiciel intégrant et traitant les données pour concevoir informatiquement l'objet souhaité (seconde étape de la CAO).
• Phase de production: Unité de conception élaborant la pièce à partir des données traitées par le logiciel, pouvant être locale (cabinet ou laboratoire habituel) ou délocalisée dans un centre d'usinage spécialisé (étape de la FAO).

Types de CFAO

• CFAO directe ("chairside"): Réalisée intégralement au cabinet dentaire, dématérialisant complètement la chaîne prothétique et permettant au praticien de maîtriser toutes les étapes de conception et de réalisation de la prothèse. Nécessite une caméra intra-orale, un ordinateur avec logiciel de conception et une unité de fabrication sur place. L'usinage est privilégié, et la rapidité du système permet de réaliser des prothèses en une seule séance.
• CFAO semi-directe: Numérisation réalisée par le praticien au cabinet via une empreinte optique buccale. Le fichier est envoyé par Internet au laboratoire de prothèse ou à un centre délocalisé qui réalise la pièce prothétique par informatique.
• CFAO indirecte: Réalisée intégralement au laboratoire de prothèses. Le praticien réalise une empreinte physico-chimique et l'envoie au laboratoire, qui se charge de la conception/fabrication de la prothèse à l'aide d'outils numériques, en numérisant l'empreinte ou le modèle en plâtre avec un scanner de table.
• CFAO semi-directe "internalisée": Nouveau flux numérique où l'empreinte optique est envoyée à un laboratoire pour conception, puis le fichier d'usinage est retransmis au cabinet dentaire pour usinage sur place.

Principe de l'empreinte optique

• Un objet placé sous une source lumineuse déforme la lumière. Cette déformation est enregistrée pour convertir l'information analogique en donnée numérique.
• Un émetteur projette des rayons lumineux et un récepteur analyse leur déformation sur le volume (acquisition).
• Un ordinateur enregistre ensuite les coordonnées 3D et les rend exploitables grâce à un logiciel (enregistrement).

Techniques d'acquisition

• Technique par triangulation: Peut être passive (lumière ambiante) ou active (projection d'un éclairage structuré). La triangulation peut se faire à partir d'un point, d'une ligne ou d'un masque. L'utilisation d'un masque permet de collecter plus de données qu'avec une ligne ou un point.
• Méthode indirecte en lumière active ou structurée: Fait appel au principe de triangulation, mais repose sur l'interprétation de la projection d'un réseau périodique, observé à travers un second réseau (macroscopique - moirée optique - ou microscopique/ondulatoire - interférométrie).
• Imagerie des parallèles confocales: Repose sur le principe optique qu'une image est parfaitement nette dans le plan focal. Enregistre les points situés dans la zone focale, qui est fonction de la profondeur de champ connue. Le système modifie sa distance focale en ajustant la taille d'ouverture du diaphragme (plus l'ouverture est large, plus la profondeur de champ diminue, et inversement).
• Méthode par focalisation/défocalisation (AWS - Active Wavefront Sampling): Projette une tâche de lumière sur l'objet à travers une lentille mobile dans l'axe optique, puis calcule le mouvement de cette lentille pour passer de la vue floue à la vue nette. Chaque point analysé correspond à une distance Z lentille-objet.

Techniques de numérisation intra-orales

• Triangulation: Mesure du rayon réfléchi par rapport au rayon incident, donnant une variation d'angle (α et β) qui, grâce à la trigonométrie, est traduite en distance récepteur-objet. Les systèmes utilisant cette acquisition incluent Omnicam® (SironaTM), CS3600® et CS3700® (CarestreamTM), i500® (MeditTM).
• Microscopie confocale parallèle: Fait passer un faisceau à travers un objectif qui le focalise. Le faisceau réfléchi passe par un diaphragme qui filtre les rayons et permet d'observer uniquement ceux correspondant au plan focal de la surface observée. La distance focale est variée pour que l'objet apparaisse le plus net. Exemples: Trios3® et Trios4® (3ShapeTM), iTero Element® (CadentTM), Primescan® (SironaTM).
• Tomographie optique de cohérence: Utilise l'interférométrie. Un faisceau lumineux (laser monochromatique) est divisé en deux, dirigé vers un miroir de référence et vers l'objet. L'interférence de la réflexion de ces deux rayons donne l'information sur la distance des points de l'objet, formant un "moiré". Nécessite de déplacer le miroir pour couvrir tous les points de l'objet. Exemples: Planscan® et Emerald® (PlanmecaTM).
• Stéréophotogrammétrie: Éclaire un objet et capte les images réfléchies par deux récepteurs distants. La distance pour corréler les points sur les deux images permet de déterminer la distance à l'objet. Différentes vues autour de l'objet sont prises, recalées pour obtenir une image 3D. Exemples: CondorScan® (BiotechTM), Aadva iOS® (GCTM), DWIO® (DentalWingsTM), True Definition® (3MTM).
• Focalisation – défocalisation dynamique: Mesure de la profondeur par défocalisation. L'objet est observé à travers un objectif contenant une lentille de collimation qui fait varier la distance focale par rotation. La lentille mobile prend des images du même objet selon plusieurs ouvertures. Le diamètre du flou est proportionnel à la distance entre le point observé et le plan focal. Le système LAVA-COS® (3MTM) possède 3 ouvertures permettant l'acquisition de 20 vues par seconde.

Intérêt du poudrage

• Consiste à déposer une fine couche homogène de poudre mate sur les surfaces à enregistrer pour optimiser la réflexion du faisceau incident.
• Supprime la translucidité des dents, qui absorbent une partie des rayons émis et peuvent altérer la qualité de l'empreinte.
• Unifie les surfaces, évitant les imprécisions pour les caméras n'enregistrant pas la colorimétrie.
• L'utilisation de la poudre est de moins en moins fréquente car la majorité des systèmes actuels prennent en charge la prise de couleur.

Interface de communication

• Les empreintes optiques intra-buccales nécessitent la création d'une commande, à l'image des bons de laboratoire en méthode conventionnelle.

Trajectoire de scannage

• L'influence du motif de balayage sur la justesse, la précision et la vitesse de l'enregistrement de l'empreinte n'est pas significative selon une étude de 2018, mais une étude de 2020 suggère qu'un motif semble donner les meilleurs résultats.

• On enregistre d'abord les faces occlusales, puis les faces vestibulaires et palatines.

• En cas d'erreur de scannage, il est préférable d'effacer et de recommencer. La première trajectoire doit être rapide, et les "trous" ou manques sont complétés par une seconde prise d'empreinte.

• Courbe d’apprentissage: L’empreinte optique requiert un apprentissage, comme toute technique d’empreinte. Maniabilité: La caméra peut être prise en main de différentes façons, selon le type de caméra et les préférences de l’opérateur.

Domaines d'application

• Prothèse fixée: Restauration sur pilier dentaire (inlay, onlay, overlay, endocouronne, facette, couronne, bridge, inlay-core).
• Accès à la limite cervicale: Les caméras peuvent numériser des limites sous-gingivales si elles sont visibles au moment du scan.
• Prothèse fixée sur pilier dentaire.
• Intérêt des pré-scans: Aident à la conception d'une nouvelle prothèse, enregistrent la position d'une prothèse amovible existante pour adapter la prothèse fixée.
• Implantologie.

Implantologie guidée numérique

• Le positionnement de l'implant doit être dicté par le projet prothétique pour une bonne distribution des forces masticatoires, une esthétique optimale et un accès facilité à l'hygiène.
• La chirurgie guidée optimise la précision du positionnement de l'implant en fonction du plan de traitement prothétique.
• La planification se fait avec un logiciel de CAO, superposant virtuellement l'anatomie osseuse et le projet prothétique.
• La technique implique un examen radiologique et une empreinte optique de l'anatomie de surface.
• Avantages de la chirurgie guidée: Incision muqueuse et décollement de lambeau non nécessaires, réduction du risque de déplacement du point d'impact du foret, amélioration de la stabilité primaire de l'implant, contrôle de l'enfouissement de l'implant, pas de radiographies peropératoires, durée opératoire réduite, chirurgie moins invasive, moins de complications post-opératoires.
• Intérêts spécifiques de l'empreinte optique et du numérique: Planification 3D facilitant la communication, conception de la prothèse définitive avant l'intervention, liberté totale pour le clinicien dans la création du guide et le positionnement des implants, mise en place immédiate de la prothèse provisoire.

Implantologie naviguée numérique

• Alternative à la chirurgie guidée, avec les mêmes avantages.
• Débute par une empreinte optique pour une planification avec un CBCT couplé aux modèles STL.
• Matériel: X-Guide®, kit d'instruments, X-clip, tracker, logiciel de planification, scanner ou CBCT, tracker pour contre-angles, Go-Plate®.
• Protocole opératoire: Mise en place du X-clip, empreinte optique, CBCT, superposition des images DICOM et du fichier obtenu par empreinte optique, planification implantaire.
• Calibrage: Marqueur du patient, marqueur de la pièce à main, contre angle.
• La difficulté est de se concentrer sur l'écran pendant le forage.

Prothèse sur implant

• La prise d'empreinte nécessite la mise en place d'un scan-body vissé sur l'implant, assurant la reproduction de la position 3D de ce dernier.
• Possibilité de réaliser une couronne transvissée ou scellée.
• Avantage pour la création de bridge implanto-portés: possibilité de paralléliser numériquement les piliers personnalisés.
• Scanbody: Il est préférable d’utiliser le scan-body de la marque de l’implant, mais attention, toutes les caméras ne sont pas compatibles avec tous les types de scan-body.

Autres domaines

• Châssis pour prothèse amovible, gouttières, modèle d'étude, orthodontit.

Avantages de l'empreinte optique

• Perfectionnement: Amélioration de la qualité des préparations par l'appréciation précise de la qualité des préparations, visualisation de la présence de becquet, de contre-dépouilles, un défaut d’axe, une limite de préparation insuffisamment lisse ou pas assez large, un espace prothétique trop faible ou encore des angles trop vifs.
• Séquençage et correction des empreintes: Possibilité de faire des empreintes en plusieurs temps et de corriger certaines zones sans avoir à reprendre toute l'empreinte.

Communication avec le prothésiste

• Limite prothétique: Possibilité de notifier la situation de la limite sur l'empreinte.
• Détermination de la couleur: Permet de visualiser les dents voisines, de copier la présence de dyschromies ou les variations de teinte intrinsèques pour un meilleur biomimétisme. Une étude montre que le scanner intra-oral Trios3Color® est une bonne alternative à la détermination visuelle de la couleur des dents.
• Envoi des données: Envoi en quelques minutes et travail avec n'importe quel prothésiste à travers le monde possible.

Communication Avec Le Patient

• L'illustration 3D de l'empreinte peut être un support aux explications du chirurgien-dentiste, avec agrandissement de certaines zones et rotations à 360°.
• Amélioration du confort par l'absence de goût et d'odeur désagréables et l'absence de réflexe nauséeux.
• Une étude a montré que les patients préfèrent l'empreinte numérique à l'empreinte classique.
• Les patients peuvent prévisualiser le résultat final.

Stockage des données

• L'ensemble des empreintes optiques peut facilement être stocké dans un disque dur.

Limites de l'empreinte optique

• Situation de la limite: Les limites infra-gingivales ne sont pas vraiment une limite si elles sont visibles.
• Occlusion: Logiciels capables d'enregistrer l'occlusion statique et dynamique. Pour une occlusion fiable, il faut une méthode d'enregistrement précise (3 scans continus et linéaires). L'évolution potentielle est la conception d'articulateurs virtuels à partir de l'empreinte optique. Le système MODJAW® permet un contrôle de l'occlusion statique et dynamique, avec un affichage en temps réel des arcades lors des déplacements mandibulaires, des trajets condyliens et du point inter-incisif. Un des freins est que ces outils sont dépendants de l’informatique qui malheureusement « bug » trop souvent.