Dr Norbert BELLAICHE, Paris...avec une transparence variable et le seuillage dentaire, permet d’isoler la denture, effaçant les structures osseuses et les parties molles…(fig.1.10)

Cone beam pratique en odontostomatologie

GENERALITES :

principe, technique, qualité d’image,

artéfacts, types d’appareil, indications.

Dr Norbert BELLAICHE, Paris

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. Nous aborderons successivement

dans ce chapitre le principe, la réalisation d’un examen, la qualité

d’image, les artéfacts, la dosimétrie, les différents types d’appareil cone

beam et enfin les indications de cette technique en odontostomatologie.

PRINCIPE DU CONE BEAM Le faisceau de rayons X, de forme conique, est atténué en traversant l’objet à

explorer avant d’être analysé par un système de détection. Le tube et le

système de détection tournant autour du sujet (180 à 360° selon les

constructeurs), plusieurs centaines d’analyses (prises de vues, clichés ou

projections) sont réalisées dans les différents plans de l’espace, permettant,

après transmission des données à un ordinateur, la reconstruction volumique

d’un cylindre contenant l’objet (ici, les maxillaires).

Le volume étudié est composé de voxels dont le côté est de la taille d’un

pixel, mesuré en micromètres (µm), chaque voxel obtenu mesurant entre 70

et 500 µm de côté (taille du pixel).

SCANNER CONE BEAM

FIG.1.1 Principes comparés du scanner et du du cone beam

Les voxels obtenus en cone beam sont dits isotropes ou isométriques. Ceci

signifie que leurs côtés sont de même dimension, en d’autres termes que

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. Certains scanners de

Cone beam pratique en odontostomatologie-Généralités

dernière génération permettent cependant d’obtenir des voxels isotropes, au

prix d’une augmentation de la dose délivrée.

2D: pixel=picture element 3D: voxel=volume element voxel isotrope= cubique

Fig.1.2 Pixels et voxels isotropes

Le volume ainsi obtenu à partir des projections cone beam (acquisitions) est

reconstruit par ordinateur en coupes axiales 2D, alors que théoriquement, le

scanner obtient un volume à partir de coupes 2D, ce qui a fait dire que « le

scanner produit de la 3D à partir de coupes 2D, alors que le cone beam

produit des coupes 2D à partir d’une acquisition 3D ».

Le système de détection et de transmission des données diffère selon les

machines. Le premier système utilisé comprenait essentiellement un

amplificateur de brillance (Newtom3G*, Galileos Sirona*). Le système utilisé

dans la majorité des cas aujourd’hui est le capteur plan (« flat panel» :

Newtom VG*, Accuitomo Morita*, Icat*…) La comparaison des deux systèmes

suggère 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 observée avec les machines employant ce dernier type

de détection.

REALISATION D’UN EXAMEN CONE BEAM

ACQUISITION DES DONNEES

Le patient est positionné debout ou assis (la plupart des appareils sont

verticaux) ou couché sur un lit (Newtom 5G*, se présentant comme un

scanner, le lit s’engageant au centre d’un anneau porteur du couple tube-

capteur plan), la tête maintenue dans une têtière, au mieux sanglée. La

contention est importante et souvent déterminante en cone beam, afin d’éviter

les artéfacts cinétiques, souvent gênants pour l’interprétation. Il est admis que

la position assise est moins génératrice d’artéfacts que la position debout et

que la position couchée l’est encore moins mais peut induire, comme au

scanner, une sensation de malaise chez certains patients claustrophobes. Les

constantes d’acquisition sont définies: champ de vue, de 4x4cm à 30x30cm

selon les machines, de même que l’exposition : tension (de 50 à 110 kV),

intensité (mA) et temps de pose, en fonction de la corpulence du sujet et de la

résolution souhaitée.


a. b.

Fig.1.3 Appareils cone beam: a.Morita Accuitomo assis b.Newtom 5G couché.

La réalisation initiale d’un topogramme (scout view), consistant en la

prise de deux clichés digitaux (profil et face) pour le centrage, l’orientation et

la délimitation du volume d’acquisition est le fait des appareils haut de gamme

et nous semble indispensable.

Fig.1.4 Topogramme (scout view) de profil et de face

L’acquisition du volume s’effectue ensuite en un temps variable selon les

machines et les programmes de 9 à 30 secondes, pendant lesquelles le

patient est prié de ne pas bouger ou déglutir. Ce temps correspond à

l’acquisition des données brutes (raw data).

TRAVAIL INFORMATIQUE DE L’IMAGE

L’acquisition des données brutes (Raw Data) 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.

RECONSTRUCTIONS PRIMAIRES du volume exportable. On distingue :

RECONSTRUCTIONS BIDIMENSIONNELLES «directes» (2D, axiales,

frontales et sagittales « directes », obtenues à partir des données brutes) ;

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 cone beam autorise des reconstructions axiales secondaires (« reslices »)

dans un axe différent de celui de l’acquisition, par exemple perpendiculaire à

celui des dents, permettant d’obtenir des reconstructions verticales

(panoramiques, orthogonales ou «cross-sectionals») strictement dans l’axe

implantaire, pour des mesures de hauteur fiables.

a b

Fig.1.5 Reconstruction du volume (a) dans le plan perpendiculaire aux dents et

implants, idéale pour des reconstructions verticales dans l’axe des dents (b).

Les reconstructions multiplanaires (Multiplanar Reformation ou MPR)

sont, comme les reconstructions directes, bidimensionnelles (axiales,

frontales ou sagittales avec leurs composantes obliques) et 3D.

Fig.1.6 Reconstructions multiplanaires (ici, fracture verticale de 46).

Les reconstructions «dentascanner» (ou Curved MPR) sont réalisées

selon les plans axial, panoramique (parallèle à la crête alvéolaire) et

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. Ces mesures obtenues sur reconstructions

bidimensionnelles dentascanner en cone beam sont considérées comme

aussi fiables qu’en scanner (TDM).


Fig.1.7 Reconstructions dentascanner : bilan pré-implantaire mandibulaire.

Le transfert des données DICOM sur CD ou par Internet permet

l’exploitation de logiciels spécialisés en simulation implantaire (Simplant*,

Nobelguide*, CAD Implant*, 3Dent*…) ou en navigation robotique dans le

volume (Robodent*), ainsi qu’en orthodontie (Dolphin*).

Les images bidimensionnelles et tridimensionnelles obtenues peuvent être

imprimées sur film radiologique ou papier, idéalement en taille réelle.

Fig. 1.8 Simulation implantaire Simplant*.

RECONSTRUCTIONS SECONDAIRES ou « Rétroreconstructions ».

Obtenues à partir des reconstructions primaires axiales, elles permettent

l’obtention d’images en Ultra-Haute Résolution (UHR) à voxels de 70 à

80µm d’arête. Ces images plus définies sont potentiellement plus bruitées et

exigent des outils de « filtrage » du bruit pour leur exploitation. Elles sont

utiles surtout en pathologie endodontique (diagnostic canalaire et des fêlures,

d’un 4ème

canal MV2 des molaires maxillaires, trajet fistuleux d’un foyer

d’ostéite …) voire pour le diagnostic d’ankylose limitée ou «débutante».


a. Haute Résolution: 125 µm b. Ultra Haute Résolution: 80µm

Fig.1.9 Intérêt de l’Ultra Haute Résolution : canal pulpaire plus net à 80µm.

RECONSTRUCTIONS TRIDIMENSIONNELLES (3D). Elles sont de plus

en plus exploitées, à visée chirurgicale pré et peropératoire en implantologie,

parfois orthodontique pour l’étude céphalométrique, pour visualiser les

rapports de dents ou structures incluses ou afin de plus facilement

appréhender une dysmorphie ou encore pour la modélisation prothétique.

Elles peuvent avoir un rôle didactique mais aussi réellement diagnostique.

Fig.1.10 Reconstruction en Rendu de Volume (VR) avec opacité variable,

montrant les implants virtuels et leurs rapports avec le canal mandibulaire.

L’imagerie 3D en Rendu de Volume (Volume Rendering ou VR) tend à

s’imposer, 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 et le seuillage dentaire, permet d’isoler la

denture, effaçant les structures osseuses et les parties molles…(fig.1.10)

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.


QUALITE D’IMAGE ET ARTEFACTS EN CONE BEAM

Une image de qualité conjugue à la fois une bonne résolution spatiale et une

bonne résolution en densité. Le bruit et les artéfacts déterminent, quant à eux,

les facteurs susceptibles de nuire à la qualité de l’image.

CARACTERISTIQUES DE L’IMAGE CONE BEAM

CHAMP DE VUE ET MATRICE DE RECONSTRUCTION

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 8cm,

champs moyens de 9 à 14cm ou grands champs de 15 à 30cm). Il peut

être reconsidéré à l’occasion de reconstructions secondaires pour préciser

par exemple une structure à l’aide de voxels de plus petite taille.

Fig.1.11 Champs de vue proposés par le cone beam Scanora 3Dx*,

couvrant l’ensemble des besoins en exploration 3D.

LA MATRICE DE RECONSTRUCTION, d’autant plus grande que le

champ et les pixels sont plus petits, est en règle aujourd’hui de 512x 512

pixels. Elle pouvait être plus petite sur les appareils de premières

générations à grand champ et pixels de 300 ou 400µm et a plutôt

tendance à grandir avec les appareils plus récents, tendant vers

1024x1024 pixels avec des pixels de plus petite taille.

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)


(Newtom 5G*, Morita Accuitomo*…). Elle peut être moins bonne si les voxels

dépassent 250µm. 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.

Toutefois, cela reste un problème de compromis car la réduction du pixel

entraîne une diminution du rapport S/B et augmenter la tension « durcit » le

faisceau incident de rayons X, ce qui provoque, dans les deux cas, une

diminution de la résolution en contraste (ou en densité).

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.

La résolution en contraste du cone beam est inférieure à celle du scanner car

l’intensité du signal est plus faible et les voxels généralement plus petits, ce

qui diminue le rapport S/B. Le Cone Beam permet donc l’étude des tissus

durs (os et dent) et l’étude des tissus mous reste réservée au scanner (TDM

ou tomodensitomètre). Cependant un constructeur (Actéon*) a tenté

récemment de calibrer les «radiodensités CBCT» en échelle de « Densités

Hounsfield » utilisée en TDM, ce qui ouvre peut-être des horizons nouveaux à

l’usage du cone beam.

BRUIT ET ARTEFACTS Si la qualité des images du cone beam est le

plus souvent satisfaisante, la présence de bruit et d’artéfacts peut toutefois

altérer leur lisibilité.

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 global d’une image radiologique est la somme des différents bruits

créés lors des étapes de la formation de l’image. On distingue deux types de

bruit d’origine distincte :

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.

Afin d’optimiser le rapport signal sur bruit, on peut :


augmenter l’intensité du signal et donc la dose d’irradiation;

réduire le bruit du système en améliorant la qualité des capteurs et la

qualité de la chaîne de transmission du signal. En cas d’image en haute

résolution, à voxels de 70 à 125 µm, il est souvent utile d’épaissir simplement

les coupes axiales, à taille de voxel constante, pour obtenir d’emblée une

amélioration du rapport signal sur bruit.

125µm 80µm

Fig.1.12 «Bruit» accru sur reconstructions très fines, à voxels de 80µm,

montrant plus de détails cependant que sur les reconstructions à 125µm.

ARTEFACTS Les artéfacts, d’origine cinétique et/ou métallique notamment,

sont responsables de fausses images qui peuvent nuire à l’interprétation. Il

est donc primordial de les repérer pour éviter toute erreur ou piège

diagnostiques.

ARTEFACTS METALLIQUES Ils seraient moins importants sur les

appareils cone beam bien calibrés. Cependant, certains cone beam, surtout si

leur capteur est mal calibré, peuvent présenter des artéfacts encore plus

importants et plus gênants qu’au scanner.

Les artéfacts métalliques apparaissent lorsque le faisceau de rayons X rencontre des transitions trop abruptes de densité dans le volume exploré. Le faisceau de rayons X est polyénergétique à la sortie du tube radiogène. Ses rayons de plus basse énergie sont atténués en priorité lors de la traversée d’un objet de forte densité: on dit que ce faisceau de rayons X filtré est «durci». Ces artéfacts métalliques sont le plus souvent causés par ce phénomène de durcissement du faisceau ainsi que par le rayonnement diffusé. On note alors la 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.


Fig.1.13 Stries radiaires dues au durcissement du faisceau

En scanner, les logiciels de reconstructions itératives permettent de réduire significativement ces artéfacts métalliques et/ou de réduire les doses d’exposition. L’application de tels algorithmes en cone beam est à l’étude. En pratique, pour limiter ces artéfacts, il est nécessaire de retirer tout objet métallique amovible susceptible de se retrouver dans le champ exploré (prothèses adjointes, bijoux, piercing….). 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.

Fig.1.14 Effet de bord autour d’un implant de 36 bien ostéo-intégré,

sans alvéolyse péri-implantaire, contrairement à ce que pourrait faire croire cette reconstruction panoramique.

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. Ces artéfacts de

couronne sont cependant peu ou pas gênants en implantologie car ils se

situent généralement à distance de la crête osseuse et des procès édentés.


Fig.1.15 Artéfacts métalliques de couronne (région de 16)

peu ou pas gênants car à distance de la crête édentée.

ARTEFACTS METALLIQUES RADICULAIRES Les artéfacts radiculaires

sont dus principalement aux tenons intra-radiculaires, aux inlaycores et aux

piliers implantaires. Contrairement au scanner où ce type d’artéfacts entraîne

une barre noire gênant la visibilité de la crête osseuse et du procès alvéolaire,

le phénomène est atténué voire absent en cone Beam.

SCANNER CONE BEAM (même patient) Fig.1.16 Artéfacts métalliques radiculaires en scanner (crête alvéolaire non vue)

très atténués en cone beam (crête alvéolaire visualisée).

A part sont les pseudo-traits de fracture horizontale d’une racine à hauteur de

l’apex d’un tenon. Le diagnostic différentiel avec un trait de fracture se fait par

la position en hauteur du «trait», par son prolongement au-delà du bord

radiculaire et enfin par l’absence d’élargissement de l’espace desmodontal.


a b

Fig.1.17 Pseudo-fracture (a) et vraie fracture (b), de diagnostic difficile.

ARTEFACTS IMPLANTAIRES

Implant cylindrique L’effet mach ou «effet de bord» est classique,

(fig.1.14), surtout en cas de fortes doses (images en haute définition).

L’«écho de bord» s’observe sur les reconstructions «dentascanner» (Curved

MPR) dites «coronales» ou orthogonales (« cross-sectionals ») et se

caractérise par la répétition de l’effet de bord sur des reconstructions

orthogonales adjacentes, même à distance de l’implant. Afin de limiter ou

d’éviter ces artéfacts, il faut diminuer les constantes de dose (kV et mA).

Fig.1.18 «Echo de bord» : effet de bord implantaire (implants en 14 et 16)

répétés sur les reconstructions adjacentes de la région de 15.


Implants lame et «diskimplants» sont moins sujets à ces artéfacts.

Fig.1.19 Peu d’artéfacts autour de cet implant-lame gauche, mais une péri-

implantite, caractérisée par une alvéolyse péri-implantaire.

Fig.1.20 Peu d’artéfacts autour de ce «diskimplant» droit, mais une alvéolyse

péri-implantaire avec communication bucco-sinusienne et sinusite.

Implants aiguille Devenus rares, ils rendent impossible l’interprétation

en scanner et apparaissent moins susceptibles aux artéfacts en cone beam.

a b Fig.1.21 Scanner (a: crête invisible) et cone beam (b: crête bien dessinée)


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.

Fig.1.22 Boucles d’oreilles : artéfacts sur tous les plans et même en 3D.

Fausses images lacunaires, pouvant mimer une carie ou une

résorption coronaire ou radiculaire, souvent à proximité d’un amalgame ou

d’une prothèse métallique. Le diagnostic n’est parfois possible qu’en

confrontant les différents plans de reconstruction, sur lesquels l’image

pathologique peut sembler très différente voire absente.

Fig.1.23 Pseudo-carie due à une fausse image lacunaire artéfactuelle.


ARTEFACTS CINETIQUES Ces artéfacts sont dus aux mouvements du

patient et s’expriment sur l’image par un dédoublement des contours des

différentes structures. La définition de l’image est alors dégradée par un flou

cinétique important qui peut parfois être responsable de mesures erronées.

Ces artéfacts cinétiques sont plus fréquents qu’au scanner du fait des temps

de pose plus longs (jusqu’à 30 secondes pour le Morita Accuitomo F17* et le

Newtom 5G*). Pour réduire les artéfacts cinétiques, il faut :

des moyens de contention efficaces afin de limiter les mouvements de la

tête du patient: appuis ou « scratch » frontaux et occipitaux, éventuellement

pièce à mordre pour limiter les mouvements de la mandibule ; noter que

l’immobilité du patient est nettement meilleure quand celui-ci est allongé (95%

des images avec des artéfacts imperceptibles), plutôt que debout ou assis

(68% des images avec des artéfacts imperceptibles) ;

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).

Pour des patients très jeunes ou atteints de troubles neurologiques comme la

maladie de Parkinson et dans les cas où des artéfacts cinétiques rendent la

lecture de l’examen cone beam délicate ou impossible, il est souvent

préférable de prescrire en seconde intention un examen scanographique à

temps de pose ultra-court (1 à 4 secondes pour les scanners 64 barrettes

actuels).

Par ailleurs, les artéfacts cinétiques peuvent être parfois localisés seulement

à une portion d’arcade : hémi maxillaire droit ou gauche ou bien région

antérieure. Si l’exploration porte sur une partie exempte d’artéfacts, l’examen

peut être validé.

Enfin, les artéfacts cinétiques amplifient les artéfacts métalliques et

inversement: les deux types d’artéfact se potentialisent.

Fig.1.24 Artéfacts cinétiques avec double contours: interprétation impossible.


ARTEFACTS DE CAPTEUR Les artéfacts de capteurs représentent

une faille au niveau de la détection:

capteurs défectueux ;

mauvais centrage du faisceau X par rapport aux détecteurs : artéfacts de

calibration.

Les solutions pour atténuer ces artéfacts sont la bonne calibration du couple

tube-détecteurs et, en cas d’échec, une maintenance technique voire le

remplacement d’un capteur défectueux.

On distingue surtout les artéfacts de cible et les artéfacts de contraste.

Les artéfacts de cibles naissent d’un vide d’informations au niveau des

projections. Ils se voient essentiellement dans les parties molles, sous forme

de cercles d’intensité variable sur les coupes axiales, centrés par l’axe de

rotation et des lignes verticales hypo ou hyperdenses sur les reconstructions

verticales.

a b Fig.1.25 Artéfacts de cible sur coupes axiale (a) et orthogonale (b).

Les artéfacts de contraste s’observent en cas de contraste important,

par exemple si un implant est exploré par un cone beam au capteur mal

calibré : on note une différence de contraste accrue et brutale entre la

bande d’image comprenant l’implant et les bandes sus ou sous-jacentes.

Fig.1.26 Artéfact de contraste dû à un capteur mal calibré.


DOSIMETRIE ET CONE BEAM Théoriquement, le cone beam présente, par rapport au scanner, l’intérêt

d’une moindre irradiation. En pratique, ceci dépend d’une part de l’appareil

cone beam considéré et d’autre part du protocole, ainsi que du type de

scanner envisagé. Certains appareils cone beam s’avèrent en effet plus

irradiants qu’un scanner réalisé dans des conditions optimales.

DOSE ABSORBEE ou DELIVREE EN CONE BEAM

La dose absorbée est la quantité d’énergie absorbée par unité de masse de

matière irradiée. Elle s’exprime en Gray (Gy) correspondant à l’absorption

d’un Joule d’énergie par Kilogramme de matière. Elle est directement liée aux

paramètres d’exposition radiologique (Tension, Intensité, Temps de pose et

Volume irradié) et est mesurée à la sortie du tube.

En scanner, la machine mesure le CTDi vol (Computed Tomography Dose

Index) traduisant la dose délivrée par unité de volume (mGy /cm3) ce qui

permet de fournir le Produit Dose Longueur (PDL ou DLP) correspondant à la

dose délivrée pour l’irradiation sur une hauteur donnée, exprimée en mGy.cm.

Fig.1.27: Dose absorbée en scanner : DLP < 40 mGy.cm pour un maxillaire (flèche

verte) et < 60mGy.cm à la mandibule (flèche rouge).Total DLP < 100mGy.cm.

En cone beam, la dose absorbée est fournie par la mesure du Produit Dose

Surface (PDS) exprimé en mGy/cm2.

DOSE EFFICACE ET CONE BEAM

Par définition, la dose efficace permet d’évaluer le risque d’apparition d’effets

stochastiques chez l’homme et ne se mesure pas mais se calcule.

En scanner, la dose efficace (exprimée en Sievert ou Sv) est calculée à

partir de la dose absorbée par les différents tissus et organes exposés, en

appliquant des facteurs de pondération qui tiennent compte du type de

rayonnement ionisant (alpha, bêta, gamma, X, neutrons) et de la sensibilité

spécifique des organes ou tissus (définie par un facteur tissulaire spécifique

pour chaque organe). Le facteur rayonnement étant égal à 1 pour les rayons

X, on obtient :

Dose efficace (Sv) = Dose absorbée x Facteur tissulaire


Comme un examen scanographique explore plusieurs organes d’une même

région du corps, un facteur tissulaire régional a été proposé pour chaque

région corporelle. Par exemple le facteur de pondération de la tête pour le

scanner est égal à 0,0021 et celui du cou est de 0.0031 (influence de la

thyroïde dans le calcul). En scanner, il suffit de multiplier le PDL en mGy.cm

par le facteur tissulaire régional de la tête (0.0021) pour obtenir la dose

efficace en µSv. Exemple: pour un PDL de 39 mGy.cm, (scanner

maxillaire) la dose efficace est de 39 x 0,0021= 0,0819 mSv, soit 81,9 µSv.

En cone beam, la dose efficace est plus complexe à calculer car le faisceau

conique est responsable d’un rayonnement diffusé plus important qu’au

scanner. Ludlow a proposé une méthode de mesure de la dose efficace à

partir d’un fantôme anthropomorphique équipé de 24 dosimètres thermo-

luminescents placés au niveau des organes potentiellement irradiés (cerveau,

cristallin, thyroïde, glandes salivaires, œsophage, peau, etc.…). La somme

des doses efficace des différents dosimètres placés au sein du fantôme

détermine la dose efficace totale.

Fig.1.28 Fantôme type Ludlow et siège des différents dosimètres.

Son étude de 2007 compare plusieurs appareils Cone-beam au Scanner. Les

doses efficaces mesurées sont converties en équivalence de panoramique

classique (orthopantomographie) et en équivalence d’irradiation naturelle par

an. La dose efficace est dépendante des constantes d’acquisition (tension en

kV, intensité en mA et temps de pose, soit le mAs) mais enfin et surtout du

champ de vue (FOV : Field Of View). Ainsi, un champ dit «dentoalvéolaire»

de 8cmx8cm, expose, à taille de voxels constante, à une dose efficace

inférieure qu’un grand champ dit « crânio-facial » de 15 à 30 cm de diamètre.

Le champ est aussi déterminant pour la qualité de l’image, dont la résolution

spatiale est directement liée à la taille des pixels. L’augmentation du champ

implique en effet le plus souvent celle de la taille moyenne des voxels,

induisant une moins bonne résolution spatiale. Par exemple un champ de


15cm x 15cm exploitera des pixels de 250 à 300µm de côté, alors qu’un

champ de 8cm x 8cm comprendra de pixels de 150 à 200 µm de côté et qu’un

champ de 6cm x 6cm sera pourvu de pixels de 100 à 125µm de côté. Enfin,

certaines machines proposent pour un même champ, des niveaux de

résolution variable, par exemple « faible résolution » avec des pixels de

200µm, et «haute résolution» avec des pixels de 150 à 70µm. Ce dernier

mode, plus irradiant, est à réserver à des cas particuliers comme l’endodontie

exigeant une Ultra Haute Résolution.

Tableau 1.1 Comparaison des doses efficaces selon les appareils cone beam

(Ludlow 2007). Grande disparité des doses calculées,

de 68 µSv (Newtom 3G*) à 652 µSv (Planmeca* Promax 3D*).

SOURCE DOSE EFFICACE

µSv (environ) PANORAMIQUE DENTAIRE NUMERIQUE 15-25

STATUS LONG CONE 21 poses NUMERIQUE 100

DENTASCANNER NON OPTIMISE 600-1300

DENTASCANNER OPTIMISE 60-210

CONE BEAM 20-600

Tableau 1.2 Comparaison des doses efficaces du cone beam

et d’autres examens radiologiques dentaires

Rappelons qu’une dose efficace de 20 µSv (dose moyenne pour un

panoramique dentaire) correspond à 3 jours d’irradiation naturelle ou

6 heures de vol en avion ou bien de séjour à 3000 m d’altitude…


OPTIMISATION DE LA DOSIMETRIE EN CONE BEAM

Elle comporte, comme au scanner :

Justification: Tout examen devrait être réalisé après avoir été justifié pour

chaque patient, afin de tenter de s’assurer que les avantages de l’examen

l’emportent sur les risques. Les examens cone beam ne devraient pas être

répétés en routine, sans qu’une nouvelle évaluation « avantages contre

risques» n’ait été réalisée.

Optimisation: Dose limitée à la plus petite nécessaire et suffisante pour le

diagnostic recherché (principe ALARA : As Low As Reasonably Achievable).

La dose délivrée devrait ainsi être limitée en implantologie (la dose de

250mGy.cm2 est retenue par le SEDENTEXCT* comme valeur de référence

pour une étude implantaire 3D en site de la première molaire maxillaire chez

un homme de corpulence moyenne). En outre, comme pour le scanner, le

type et même la marque voire le modèle de cone beam peuvent influer

grandement sur la dose émise.

L’European Academy of Dento-Maxillo-Facial Radiology (EADMFR*) et

l’association SEDENTEX CT* ont produit des « Principes d’Utilisation du

Cone Beam » (www.sedentexct.eu/content/basic-principles-use-dental-

cone-beam-ct) dans le but de promouvoir les recommandations portant sur la

justification, l’optimisation, les règles de prescription, de formation et de

contrôle de l’usage des cone beam. Voici ces recommandations :

1. Les examens CBCT ne doivent pas être effectués sans qu’une anamnèse

du patient et un examen clinique n’aient été réalisés.

2. Les examens CBCT doivent être justifiés pour chaque patient, afin de

démontrer que les bénéfices l’emportent sur les risques.

3. Les examens CBCT doivent potentiellement apporter des informations

utiles à la prise en charge du patient.

4. Il n’est pas souhaitable que les examens CBCT soient répétés en

routine, sans qu’une nouvelle évaluation bénéfice/risque soit réalisée.

5. En adressant son patient à un autre praticien pour un examen CBCT, le

dentiste référent doit fournir suffisamment d’informations cliniques

(issues de l’anamnèse du patient et de l’examen clinique) afin de permettre au

praticien réalisant l’examen CBCT d’appliquer la procédure de justification.

6. Les examens CBCT doivent seulement être réalisés quand la question

pour laquelle l’imagerie est requise ne peut obtenir de réponse adéquate

par une radiographie dentaire conventionnelle (traditionnelle) moins

irradiante.

7. Les examens CBCT doivent faire l’objet d’un compte-rendu radiologique

portant sur l’ensemble des données d’imagerie.

8. Quand il est probable que l’étude des tissus mous sera requise pour

l’évaluation radiologique du patient, l’examen d’imagerie approprié sera le

scanner médical conventionnel ou l’IRM plutôt que le CBCT.


9. L’équipement CBCT devrait offrir un choix varié de volumes d’exploration et

l’examen doit utiliser le volume le plus petit compatible avec la situation

clinique si cela permet une dose d’irradiation moindre du patient.

10. Quand l’équipement CBCT offre un choix varié de résolutions, il convient

d’utiliser une résolution compatible avec un diagnostic adéquat et une

dose minimale.

11. Un programme d’assurance qualité doit être établi et mis en œuvre

pour chaque installation CBCT, incluant des procédures de contrôle de

l’équipement, des techniques et de la qualité des examens.

12. Des aides au positionnement précis et à la stabilité du patient (lasers

lumineux) doivent toujours être utilisés.

13. Toute nouvelle installation d’équipement CBCT doit subir un examen

critique et des tests de contrôle détaillés avant usage afin d’assurer une

radioprotection optimale du personnel, du public et du patient.

14. Les équipements CBCT doivent subir des tests de routine réguliers

afin de s’assurer que la radioprotection du personnel et des patients ne s’est

pas détériorée.

15. Pour la radioprotection du personnel utilisant le matériel CBCT, les

recommandations détaillées dans la section 6 du document radioprotection

136 de la commission européenne, doivent être suivies.

16. Les utilisateurs d’un équipement CBCT doivent avoir reçu une

formation théorique et pratique adéquate pour la pratique radiologique et

une compétence suffisante en radioprotection.

17. Une formation continue est nécessaire après qualification,

particulièrement quand un nouveau matériel ou de nouvelles techniques sont

adoptées.

18. Les chirurgiens-dentistes responsables d’un équipement CBCT qui n’ont

pas reçu préalablement de formation adéquate doivent subir une période

additionnelle de formation théorique et pratique validée par une institution

académique (université ou équivalent). Quand une qualification nationale de

spécialité en radiologie dento-maxillo-faciale existe, la conception et la

délivrance de programmes de formation en CBCT doivent impliquer un

radiologue spécialisé en radiologie dento-maxillo-faciale.

19. Pour les images CBCT des dents, de leurs tissus de soutien, de la

mandibule et du maxillaire jusqu’au plancher nasal (soit champs de

8cmx8cm ou inférieurs), l’évaluation clinique (commentaire radiologique ) doit

être réalisé par un radiologue spécialisé en radiologie dento-maxillo-faciale

ou si ce n’est pas possible, par un chirurgien-dentiste correctement formé.

20. Pour des petits champs de vue non dentaires (par exemple os temporal)

et pour toute image CBCT craniofaciale (champs de vue s’étendant au-delà

des dents, de leur tissu de soutien, de la mandibule, incluant l’ATM, et du

maxillaire jusqu’au plancher nasal), le compte-rendu radiologique doit être

réalisée par un radiologue spécialisé en radiologie dento-maxillo-faciale ou

par un radiologue clinicien (radiologue médical).


Ces recommandations peuvent être résumées en quelques mots-clés :

Justification, optimisation, précaution, scanner ou IRM pour les parties

molles, formation initiale et contrôle continu en radioprotection et en

radiologie dento-maxillo-faciale, compte-rendu radiologique par dentiste

pour un champ de vue jusqu’à 8 x 8cm et par radiologue pour un champ

supérieur.

LES APPAREILS CONE BEAM En fonction du champ de vue, définissant leurs indications en radiologie, on

peut définir trois types d’appareil :

les appareils à petit champ, inférieur ou égal à 8 cm de diamètre,

correspondant au champ dentoalvéolaire, recommandé pour les

chirurgiens-dentistes. Leurs avantages sont théoriquement les suivants :

Coût relativement bas, du fait surtout de capteurs de petite taille

Irradiation à priori limitée

Définition élevée à pixels de 75 à 200 µm selon le modèle

Encombrement réduit (couplage à un panoramique dentaire voire à

une téléradiographie du crâne).

MARQUE

MODELE

KODAK

9000

3D

VATECH

PAX UNI

3D

MORITA

VVP

3D

PLANMECA

PROMAX

3D

CAPTEUR CMOS CMOS CMOS CMOS

TEMPS DE

ROTATION (s)

9,4 8,3 9,4 18

CHAMPS (cm) 5x3,7 5x5

5x8

4x4,

4x8,

8x8

4x5

8x8

TAILLE

DU PIXEL (µm)

76,5 à 200 186 125 150

DOSE

EFFICACE (µSv)

20 à 69 50 20 à 96 120 à 650

Tableau 1.3 Caractéristiques comparées de quelques «cone beam» petit champ.

les appareils à champ moyen, de 9 à 14 cm de diamètre, permettant

l’exploration complète en une acquisition d’une ou des deux

mâchoires voire des articulations temporo-mandibulaires (exemple :

Vatech Pax Duo 3D*); cependant, ces champs d’exploration sont le plus

souvent inclus dans des appareils grand champ.


les appareils grand champ, d’au moins 15 x 15cm, pouvant explorer

l’ensemble des sinus, utiles en orthodontie, en ORL et en chirurgie

maxillo-faciale. Leur justification relève de plusieurs raisons :

tout examen cone beam (petit ou grand champ) suppose l’irradiation d’au moins un maxillaire en entier ; donc toute région irradiée doit pouvoir être explorée en totalité;

l’exploration des sinus de la face pour les bilans ORL et maxillo-faciaux, voire orthodontiques, sont possibles;

leur définition est aujourd’hui élevée (125, voire 70µm) ; l’irradiation est contrôlable par optimisation, protocole «low dose»

et surtout le caractère multichamps de la plupart des nouveaux modèles allant de 5 ou 6 cm à 15 et jusqu’à 30 cm.

Enfin, les modèles verticaux sont parfois associés à un

panoramique (Scanora 3Dx*) voire à un télécrâne (Vatech*).

Appareil

Paramètre

Newtom

VGi

et 5G

Morita

Accuitomo

170

Scanora 3Dx Acteon

Whitefox

Vatech

Pax Duo

3D

Capteur plan silicium silicium silicium silicium silicium

Temps de

pose (sec.)

Contention

18 à 30

+

18 à 30

+++

8 à 30

+++

18 à 27

+

15 à 26

+

Tension (kV) 110 60-90 60-90 105 50-90

Intensité

(mA)

2-15 4-10 4-12,5 6-10 2-10

Champs (cm)

Pixel (µm)

6x6, 8x8,

12x7.5

15x15

70-250

4x4, 6x6,

8x8, 14x14,

17x12

80-250

5x5, 5x10, 8x10

13,5 x17

18x17,

24x17

100-500

6x6, 8x8,

12x8,

15x13

20x17

100-300

5x5,

8.5x5,

8.5x8.5,

12x9

120-400

Dose (µSv)

50-265

20-120

47-68

(petits/moyens

champs)

50-120

44-360

Tableau 1.4 Caractéristiques de quelques «cone beam» grand champ.AMETRE

La plupart de ces appareils proposent le choix de champs multiples, avec

voxels de taille variable et deux types de résolution par champ:

résolution standard ou basse (voxels de 200 à 300µm), à relativement

faible dose, pour les moyens et grands champs

et résolution haute (voxels de 125 à 160µm) à plus forte dose, pour les

petits et moyens champs, autorisant pour certains les reconstructions

secondaires en Ultra-Haute Résolution à voxels de 70 à 80µm (Newtom

VGi et 5G* et Morita Accuitomo*).

Enfin, certains appareils comportent un panoramique « embarqué »,

idéalement sur capteur différent de celui du cone beam, voire un module de

téléradiographie à distance réduite (en règle 1.5 m).


INDICATIONS DU CONE BEAM en odontostomatologie

Technique d’imagerie de référence en odontostomatologie, le cone beam est

indiqué dans la plupart des cas où une imagerie tridimensionnelle s’impose :

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.

D’autres indications sont déjà proposées, telle l’étude des rochers (oreilles

moyennes) en ORL, des articulations des membres …

CONCLUSION Le cone beam suffit donc au diagnostic dans la majorité

des cas en implantologie et en pathologie dento-maxillo-faciale, du fait de sa

spécificité pour l’étude des tissus durs que représente le complexe

dentoalvéolaire. Le scanner reste cependant incontournable dans

l’exploration des parties molles et dans tous les cas où une mesure de

densité est nécessaire, ainsi qu’en pathologie tumorale et kystique

envahissant les parties molles et dans les traumatismes complexes et

lorsque des artéfacts cinétiques rendent impossible l’interprétation d’un

cone beam. Enfin, la multiplication des appareils cone beam dans les

cabinets dentaires devrait être soumise à une maîtrise codifiée de son usage

afin d’éviter les abus de l’autoprescription qui pourraient se traduire par une

augmentation significative de l’irradiation de la population en pratique

médicale.




Documents

Dr Norbert BELLAICHE, Paris...avec une transparence variable et le seuillage dentaire, permet d’isoler la denture, effaçant les structures osseuses et les parties molles…(fig.1.10)