CFAO Dentaire et empreinte optique : les caméras au banc d’essai

Le choix d’un scanner intraoral est la première étape dans l’équipement de CFAO au cabinet dentaire. S’informer et au besoin tester les possibilités des caméras pour savoir si elles sont en mesure de répondre à notre attente nous aide à mieux appréhender les possibilités de ce nouvel outil. Le contexte spécifique Français lié au faible remboursement des prothèses dentaires par l’assurance maladie ou encore la situation liée à la crise économique n’est pas toujours suffisante pour expliquer le faible taux d’équipement.

Parmi les raisons fréquemment invoquées pour lesquelles les praticiens n’utilisaient pas la CFAO figurent dans l’ordre: le coût des machines ou des caméras, le manque d’intérêt, le sous-équipement des prothésistes (1). Inversement, lorsqu’on choisit de s’équiper, les motivations poussant le praticien à investir dans la CFAO serait : améliorer son image de marque, la satisfaction personnelle, une meilleure qualité de travail, rendre plus accessible les traitements esthétique, accroitre sa production horaire. (2)

Fig. 1 : test de 6 caméras : Trios® (3Shape), iTero® (AlignTech), Cerec 3D (Sirona), Cerec Omnicam (Sirona), Planscan™ (Planmeca), Carestream CS3500.

Ce que la CFAO change dans notre façon de travailler

Pour les praticiens qui en ont fait l’expérience, l’entrée de la CFAO au cabinet dentaire modifie leur façon de travailler sur 3 plans :

• de nouveaux gestes cliniques doivent être maitrisés : de la préparation (apprentissage des PAG, préparations assistées par guidage (3) (4)
• de nouveaux matériaux : on devra connaître les propriétés et utilisation de chaque matériau (blocs, disques) sachant par exemple que certains matériaux comme l’E-max doivent impérativement être cuit dans un four après maquillage. D’autres ne nécessiteront pas de cuisson : Lava™ Ultimate (Résine Nano-céramique), Vita Enamic® (Céramique Hybride), CELTRA™ (SLZ-silicate de lithium renforcé à la zircone).
• de nouveaux instruments de travail que nous utilisons sur toute la chaîne prothétique : scanner intra oraux ou scanner d’empreinte silicone, logiciels de modélisation 3D,  machines outil à commande numérique…

Fig. 2 : une chaîne numérique ouverte complète : faire marcher ensemble caméra, logiciel et usineuse en architecture open STL, (ici le système Carestream). Fig. 3 : usineuse LYRA (GACD) compatible avec les logiciels et scanners Lava™ True definition et Trios® 3Shape.  Fig. 4 : empreinte optique avec le Trios® Pod relié à une tablette iPad (IDS 2013). Fig. 5 : A-tron BlueScan 3D, un scanner intra oral miniature directement connecté au port USB d’un portable, présenté à l’IDS 2011 et 2013.

Nouvelles tendances en Empreinte Optique intra buccale

On distingue actuellement plusieurs tendances pour pratiquer l’empreinte optique au cabinet dentaire

Un « porte empreinte numérique »

Considérer que l’empreinte optique est simplement un moyen plus rapide et plus fiable de  transmettre une empreinte à son laboratoire est une option pour certains praticiens pour qui la CAO et l’usinage/maquillage serait une surcharge de travail non justifiée. On envoie alors l’empreinte sur la plateforme internet du fabricant ou on traite directement avec son prothésiste.

L’Appolo DI présentée à l’IDS 2013 n’est pas destinée à se connecter à une usineuse de cabinet dentaire.

La recherche de la performance et des possibilités cliniques

Pour la recherche d’une machine performante capable de s’adapter aux cas les plus complexes, ce sont l’Omnicam de Sirona (2012) et la TRIOS® de 3Shape (2011) (systèmes « fermés » ou à « ouverture contrôlée ») qui tiennent le haut du pavé. Elles bénéficient désormais de technologie éprouvées qui permet un scannage rapide et fiable, d’une image3D réaliste en couleur, des logiciels complets prennent en compte des situations cliniques les plus  variées (Implantologie, prise en charge esthétique complète, articulateur virtuel…).

Pour bénéficier de toutes les fonctions jusqu’à l’usinage, ces machines sont proposées pour une somme globale avoisinant les 100 000 euros avec l’usineuse (MCXL pour l’Omnicam ou LYRA pour Trios® 3Shape).

Il est à noter que ce sont des systèmes fermés (Sirona) ou à ouverture contrôlée (3Shape) pour lequel l’achat d’une licence d’utilisation renouvelable est indispensable tant pour le praticien que pour le laboratoire partenaire pour exporter et traiter les fichiers.

Les « outsiders » : des caméras ouvertes ou plus légères

A côté de ces géants de l’empreinte optique, on propose des systèmes plus souples d’utilisation en architecture ouverte, connectables en POD (Cyrtina, ZFX, Progress IODIS, GoldQuadrat…) ou directement sur port USB (Carestream 3500, A-tron BlueScan3D) ou firewire (Planscan™). Ces systèmes ont vocation à  démocratiser l’empreinte optique en donnant la possibilité au praticien de travailler avec un plus grand nombre de laboratoires.

Carestream CS3500

La Carestream est une caméra qui fonctionne par cliché ce qui peut paraître désuet à l’heure du scannage en “full motion” mais qui a l’avantage de la simplicité d’utilisation même si les possibilités moindres par rapport à ses concurrentes la dédie actuellement plus pour des reconstructions unitaires.

Planscan

La Planscan™ est la  première tentative du fabricant Planmeca pour intégrer l’empreinte optique à ses units. D’une vitesse de scannage tout à fait intéressante, et sans poudrage, elle ne bénéficie par d’image couleur ce qui en comparaison avec d’autres systèmes peut être un désavantage pour l’interprétation des limites des préparations.

Fig. 6 : empreinte optique avec la caméra Planscan™.

Condorscan

La dernière innovation dans le monde de l’empreinte optique, c’est une caméra ouverte, ultra légère présentée en France à l’ADF 2013 : la Condor Scan (AABAM, REMEDENT MFI) de François Duret qui n’est autre que l’inventeur de l’empreinte optique et de la CFAO dentaire (5) (6). Dans ce type de caméra, qui préfigure sans doute la caméra du futur. La technologie se situent plus au niveau du logiciel que de la sonde elles-mêmes ce qui explique son « poids plume ».

Fig. 7 : système Condorscan de François Duret : empreinte optique sans poudrage et en couleur.

Logiciels de CAO ouverts

Pour toutes les caméras dites « ouvertes », la CAO ne se fait pas sur le logiciel de scannage qui reste minimaliste, (sauf parfois pour noter la ligne de finition ou nettoyer certaines zones sur l’empreinte numérique), mais sur un logiciel tiers qui reconnait les fichiers STL ouverts comme DentalWings, Exocad ou encore 3DReshaper… Sur 3DReshaper, on peut ouvrir des fichiers de n’importe quel scanner ouvert et réaliser rapidement la modélisation d’une couronne, d’un bridge ou encore planifier la réalisation de fichiers de modèle 3D.

Fig. 8 : empreinte numérique (réalisée avec Cyrtina) et logiciel ouvert : mise en place des préformes numériques.

Des caméras dédiées à l’Orthodontie

L’iTero®, première caméra sans poudrage, fonctionnant par imagerie confocale parallèle et présentée en 2005 aux USA par la société Cadent a été rachetée l’année dernière par AlignTech, le fournisseur de solution d’orthodontie par gouttières, Invisalign®. Elle s’utilise avec un logiciel de planification implantaire. 3Shape et Ormco ont également proposé leurs solutions intégrées, respectivement 3Shape Orthoanalyzer™ et Lythos™.

Fig. 9 : iTero® Orthodontic (AlignTech) : un scanner intra oral dédié à l’orthodontie.

Réussir son empreinte optique

Comme tout geste clinique l’empreinte optique a ses propres règles et son protocole. Un bon logiciel corrigera cependant de nombreux artefacts et s’adaptera en permanence à la position de la caméra. Mais avoir le bon geste au bout moment est un plus pour réussir son empreinte.

Les prérequis

Le poudrage des surfaces est indispensable si le système n’est pas « powder free ».  (Systèmes CEREC 3D, CEREC Blue Cam, Appolo DI, LAVA™ COS, LAVA™ True Definition…) A la mandibule l’isolation de la salive et la réclinaison de la langue sont importants pour isoler de la salive surtout en cas de poudrage. On utilise au choix différents dispositifs comme le Cap°Dent du Dr Berruet, ou le système Isolite®. Dans tous les cas les surfaces devront être séchées et les limites des préparations exemptes de saignement.

Fig. 10 : poudrage des surfaces avec OptiSpray™ sous dispositif Isolite® et empreinte optique au CEREC (Bluecam).

Scanner vite et bien

L’empreinte optique est rapide et les derniers scanners permettent de descendre en dessous du temps de prise d’empreinte conventionnelle, encore faut il avoir à l’esprit certains paramètres.

Le temps de balayage de la zone à enregistrer est dépendant de 3 facteurs :

• le “hardware” (mémoire RAM, carte graphique, cadence du processeur…). Par exemple, l’Omnicam (Sirona) fonctionne avec un processeur Intel® Core™ i7, la 3M True Definition™ avec un processeur double quad Core Intel Xeon 3,6 GHz… Ces puissants processeurs aux nombreux “coeurs” sont prévus pour faire fonctionner sans interruption les algorithmes de traitement simultané des données. Ceci est important à garder à l’esprit lorsqu’on branche une caméra “ouverte”, sur un port USB. La puissance de la machine doit être suffisante, pour éviter un scannage trop saccadé.
• la technologie d’acquisition de la caméra.  Les scanners de type “point & clic” (CEREC3D, CEREC Blue CAM, iTero® 1, Carestream CS3500) collectent des images fixes une par une et utilisent le logiciel pour assembler les différentes images ensemble. Les technologies de scannage en flux continue (“full motion”) de l’Omnicam, du Lava™ COS (technologie “3D-in-Motion”) ou du Trios® 3Shape (“Fast Optical Sectionning”) enregistrent les données en continue dans un film vidéo. Avec la caméra  3M True Definition™ par exemple, chaque seconde, 20 images 3D sont générées.
• le troisième facteur influençant la vitesse d’enregistrement est la dextérité du praticien. A chaque scanner, il existe une gestuelle bien précise permettant avec un peu d’expérience d’organiser une « stratégie de scannage » comme par exemple scanner de distal en mésial, scanner les surfaces occlusales, puis vestibulaire, puis linguales/palatine des dents). L’idéal est d’acquérir au final un geste fluide de balayage. On recommande pour cela de s’affranchir progressivement de ce qui se passe en bouche pour coordonner sa gestuelle avec ce que l’on voit à l’écran.

Fig. 11 : empreinte optique en « full motion » et sans poudrage au Trios® 3Shape™ (B.Next).

Eviter les erreurs de positionnement

Fig. 12 : empreinte optique avec un CEREC branché en sortie vidéo directement sur l’écran du fauteuil.

En empreinte optique, comme dans tout geste clinique, une bonne ergonomie est indispensable. On recommande de se placer à midi par rapport au patient afin d’éviter toute contorsion lors du balayage des arcades et de visualiser le déroulement du scannage sur l’écran du fauteuil. Pour cela, un dédoublement de la sortie vidéo de l’ordinateur ou du « cart » recevant les images du scanner est avantageux au niveau ergonomique et pour la communication avec le patient.

Fig. 13 : Condorscan : embout stabilisateur.

Les CEREC 3D / CEREC BlueCam, nécessitent un calage au niveau des dents. Ce calage se fait avec angulation d’environ 10° par rapport à la surface occlusale sur les CEREC (5). L’utilisateur déplace la caméra de sorte que le nouveau champ de vue chevauche le précédent d’au moins 40 % afin que la corrélation informatique avec le cliché précédent se fasse correctement. Pour les empreintes complémentaires, il faut incliner la caméra d’un angle de 30°. Pour aider à la stabilisation, les caméras CEREC Blue Cam mais aussi Carestream CS3500 sont équipés d’un déclenchement automatique du cliché à la distance et à l’angulation optimales.

Les machines de dernière génération en « full motion » s’adaptent en permanence à la position de la caméra pour “retrouver leur chemin”. Mais un balayage trop rapide entraine une frustrante “perte de tracking” ce qui exige, en général, le replacement de la caméra dans une position connue de la machine. La distance de scannage a également son importance. La Planscan™, l’iTero® ou la Carestream scannent au plus près des surfaces. Une Omnicam se tient à moins de 15 mm des surfaces à scanner, une Condorscan doit être gardée à une distance constante oscillant entre 6 et 20 mm. Pour garder cette distance constante, la Condorscan comporte un embout stabilisateur.

Bien communiquer avec son laboratoire … ou avec son usineuse

Une fois l’empreinte effectuée en trois étapes successives, (empreinte des préparations, empreinte de l’arcade antagoniste, empreinte des arcades en occlusion) un fichier est généré par le logiciel de prise d’empreinte. Si avec les anciens systèmes fermés comme CEREC 3D, le logiciel de prise d’empreinte intégrait aussi le design et l’usinage, désormais ce n’est pas obligatoirement le même. C’est à l’utilisateur de choisir son “Workflow” ou flux de travail numérique, c’est-à-dire la série d’étapes successives du design de la couronne jusqu’ à la reconstruction prothétique finale.

Fig. 14 : mini Usineuse Roland DWX4 et Trios® 3Shape IDS 2013.

On doit déterminer ici quel acteur va intervenir et à quel moment du processus (PEO ou prise d’empreinte optique, CAO ou conception assistée par ordinateur, FAO ou fabrication assistée par ordinateur) et avec quelle machine et logiciel. Il faut aussi se poser la question « le travail est-il réalisable dans le cadre d’une « séance unique » ou pas ? Sinon, il faudra déléguer la tâche à son prothésiste en lui envoyant le fichier d’empreinte. Dans la dernière version du 3Shape, les données transmises au laboratoire intègrent la saisie automatique de la teinte du patient ainsi qu’une photo HD de la préparation.

L’arcade complète un vrai défi pour les scanners intra oraux

L’amélioration des performances de numérisation a conduit tout naturellement les utilisateurs à un scan de zones de plus en plus importantes voire à un scan d’arcade édentée (8), complète ou partielle, en vue de la réalisation de prothèse amovible(9). C’est désormais sur ce terrain que la compétition se joue entre les différents scanners intra-oraux. Une étude (10)  a comparé in vitro 4 systèmes de scanners intra oraux (3M True Definition™, CEREC BlueCam (Sirona), iTero™ (AlignTech), Trios® 3Shape) pour mesurer les distances séparant 3 cylindres sur un maître modèle par rapport à un scanner de référence industriel de métrologie (7). On a relevé les mesures de précision suivantes.

Dans une autre étude, (11) un modèle correspondant à une arcade complète reconstituée in vitro (14 piliers) a été scanné avec 4 scanners différents et les résultats ont été comparés avec ceux d’un scanner métrologique de référence.  La justesse de mesure moyenne des scanners (en comparaison avec le scanner de référence) se situait entre 38 (LAVA™ COS) et 332.9 μm. (CEREC Blue Cam). La précision de mesure moyenne (en comparaison avec les autres groupes) se situait entre 37.9 (LAVA™ COS) et 99.1 μm  (CEREC Blue Cam)

Bien que la plupart des scanners testés aient montré des valeurs comparables, les auteurs suggèrent que les inexactitudes des ensembles de données obtenus peuvent contribuer à des inexactitudes dans les restaurations définitives. Si l’on s’en tient aux données acquises de la science, la prudence est donc encore de mise pour des scans de grande étendue…

Conclusion

Les technologies CFAO au cabinet dentaire rendent de nombreux services au praticien et au patient (gain de temps, confort, précision) en particulier dans le concept de séance unique.  Nous vivons une période charnière de l’évolution de la Dentisterie et si la CFAO dentaire a déjà fait ses preuves et marqué les esprits, les plus grands défis sont encore à relever au sein même de nos cabinets. En CFAO Dentaire, nous pensons qu’il est possible de travailler plus vite et de s’adapter au contexte actuel à condition de savoir choisir le système le plus adapté.

Mais la recherche de la rentabilité ne peut se faire au détriment de la qualité. Le retour sur investissement est un objectif tout à fait réalisable à moyen terme à condition de rationaliser chaque étape du “flux de travail numérique” quant au temps et au coût consenti. La CFAO dentaire ne doit pas être vu forcément comme un moyen de vouloir « tout » produire au cabinet. Un partenariat avec des laboratoires également bien équipés en CFAO reste indispensable pour répondre à toutes les situations cliniques. L’usage de la CFAO dentaire doit apporter un réel confort de travail et rester plaisante à utiliser au quotidien ce qui implique de savoir à quel niveau de la réalisation on veut intervenir. Ce n’est que lorsque le praticien est heureux et satisfait dans son travail que l’image du cabinet dentaire s’en trouvera renforcée.

Bibliographie

1. ROQUES, Caroline La CFAO dans la pratique quotidienne en cabinet dentaire et en laboratoire dans la région Midi-Pyrénées en 2013 : étude épidémiologique (2014) La CFAO dans la pratique
2. BINHAS Edmond : CFAO:les bonnes questions à se poser avant d’investir Le fil dentaire n°51 Mars 2010
3. RAYNAL J. Guide pratique des préparations assistées par guidages. La couronne antérieure. Volume 1. 2011. Edition J. Raynal.
4. RAYNAL J. Guide pratique des Préparations Assistées par Guidages La V-Prep et L’Endo-V-Prep Volume 2.2012. Edition J. Raynal.
5. DURET F. – 1973 Empreinte Optique Thèse 2e Cycle n° 231, Claude Bernard: Lyon.
6. DURET F. et al. Principe de fonctionnement et application technique de l’empreinte optique, dans l’exercice de cabinet. – 1985 C. de Proth., 50: p 73-109
7. LANDWERLIN Olivier FAGES Michel L’empreinte optique : silence, on tourne !, – Stratégie Propthétique Vol. 14 n° 2 – Mars – Avril 2014
8. PATZELT SB1, VONAU S, Stampf S, ATT W J Am Dent Assoc. 2013 Aug;144(8):914-20. Assessing the feasibility and accuracy of digitizing edentulous jaws..)
9. YUCHUN SUN, PEIJUN LÜ, YONG WANG. Study on CAD and RP for removable complete denture. Computer methods and programs in biomedicine, 93, 2009: p 266-272.)
10. NEDELCU J RG1, PERSSON AS2. Prosthet Dent. 2014 Aug 15. pii: S0022-3913(14)00306-0. doi: 10.1016/j.prosdent.2014.05.027. Scanning accuracy and precision in 4 intraoral scanners: An in vitro comparison based on 3-dimensional analysis.
11. PATZELT SB1, EMMANOUILIDI A, STAMPF S, STRUB JR, ATT W Clin Oral Investig. 2014 Jul;18(6):1687-94. doi: 10.1007/s00784-013-1132-y. Epub 2013 Nov 17. Accuracy of full-arch scans using intraoral scanners.