Sept caméras d’empreintes optiques intra-orales au banc d’essai

Le choix d’une caméra d’empreinte optique intra-orale est une étape essentielle pour celui qui souhaite réellement basculer dans le monde de la CFAO. Elle est, en effet, le premier maillon de la chaine numérique.

En permettant la numérisation directe en bouche de la situation clinique, elle conditionne inévitablement la qualité du travail produit.

Cependant bien que fondamental, le critère de la précision de l’empreinte ne doit plus être le seul à influencer le choix vers tel ou tel système d’empreintes optiques.

Il est important de considérer les principales caractéristiques des différents systèmes (caméra et logiciel associé) pour faire un choix éclairé en fonction de ses besoins et de ses attentes.

Souhaitant m’équiper et fraichement diplômé du Diplôme d’Université de CFAO de Toulouse, j’ai pu essayer et comparer les principales caméras disponibles sur le marché, en immersion au sein de mon activité d’omnipratique.

N’ayant aucune expérience clinique de l’empreinte optique, j’ai abordé ces essais dépourvu de quelconques engrammes ou habitudes, sans idées préconçues ou préjugés quant à l’ergonomie ou la qualité de chaque caméra et système, ce qui aurait pu biaiser mon avis. A l’opposé, quelques jours de prêt de chaque matériel ne me permettent pas de prétendre à leur maitrise totale. La courbe d’apprentissage est un peu plus longue.

Néanmoins, cela est déjà suffisant pour se forger une opinion que je vais essayer de vous détailler.

La précision de l’empreinte optique n’est aujourd’hui plus à démontrer, la plaçant au même niveau, sinon mieux que l’empreinte conventionnelle (1,2). Les essais se sont surtout concentrés sur l’ergonomie des systèmes et leur facilité d’utilisation.

7 systèmes ont été testés : Cerec Omnicam Connect (Dentsply Sirona), Trios 3 Color Pod (3Shape), CS3600 (Carestream), Emerald (Planmeca), Itero Element (Align), CondorScan (Biotech), DWIO (Dental Wings). Au total, 76 restaurations ont été réalisées (en moyenne 10 par système).

Ce qu’il faut savoir avant de commencer

Il est commun de dire que la caméra n’enregistre que ce qu’elle voit. En ce sens, l’empreinte optique est plus simple que l’empreinte physico-chimique. Elle ne laisse pas de place à l’interprétation. Elle est donc aussi plus rigoureuse. C’est ainsi une école de l’humilité : en offrant un rétrocontrôle immédiat sur nos préparations, elle nous permet de valider avant envoi au laboratoire sa qualité et sa lisibilité.

Autant dire qu’au début, les remises en question ne sont pas rares, mais la qualité des éléments transmis au laboratoire en est grandement améliorée.

De ce fait, des techniques de préparations adaptées pour les tissus durs et les techniques d’éviction gingivale pour les tissus mous sont recommandées (3).

Toutes les caméras essayées répondent aux standards actuels (acquisition en flux vidéo, sans poudrage et en couleurs), seule la DWIO fait exception sur la couleur. Elles sont associées à une unité informatique pilotant le logiciel d’acquisition.

Exemple d’ergonomie avec un système sous forme de PC portable. Ici l’ordinateur, posé sur une table pont, peut être relié à l’écran du fauteuil pour une meilleure visibilité.

Ergonomie générale

Unité informatique

C’est déjà un des premiers éléments-clés à prendre en considération car il impacte directement l’organisation spatiale du cabinet. Les systèmes peuvent être sous forme de carts sur roulettes (ex : Cerec Omnicam Connect AC, Trios Cart, DWIO, iTero Element) ou de PC portables (ex : CS 3600, Trios Pod, Emerald, CondorScan) ou encore de systèmes mobiles reprenant les caractéristiques des versions Cart autour d’un boitier compact et léger (DWIO portable, iTero Element portable). Si dans le premier cas le cart se suffit à lui même, dans les autres cas il faudra prévoir un support pour poser l’unité à proximité du fauteuil ce qui n’est pas toujours simple en pratique (figure 1). Notons que certains systèmes peuvent même être intégrés à l’unit du fauteuil (ex : Cerec Omnicam AF, Trios Pod, CS3600, Emerald, CondorScan).

Interface de travail

Selon les systèmes, l’interaction se fera au travers d’un clavier étanche et un track ball (ex : Cerec Omnicam AC), d’un écran tactile capacitif ou multitouch (ex : Trios Cart, DWIO, iTero Element), d’un clavier et d’une souris (ex : CS 3600, Emerald, CondorScan), d’une reconnaissance de mouvements associée (DWIO). Hormis son importance dans l’ergonomie, cet aspect oblige à considérer la gestion de l’hygiène des surfaces manipulées.

Certaines caméras proposent de limiter les manipulations en offrant des raccourcis (déclenchement de la prise d’empreinte, changement d’arcade) à la pédale ou directement sur la pièce à main.

Ergonomie de la pièce à main

Volume et forme de la caméra

Plusieurs paramètres sont à considérer : la taille et le volume de la caméra, son poids, son équilibre, sa prise en main, sa maniabilité, la hauteur nécessaire au niveau de l’embout. La technologie choisie par l’industriel permettra également d’avoir accès ou non à certaines modalités (ex : absence de poudrage, couleur, enregistrement en continu).

Comparaison de la taille des différentes caméras testées (référence : turbine dentaire) : a)DWIO, b)CondorScan, c)CS3600, d)Cerec Omnicam, e)Emerald, f)Trios 3, g)Itero Element.

La distance idéale de la tête de la caméra aux surfaces à enregistrer est variable et importante avec la CondorScan. Heureusement, elle est de petite taille.

Le poids des caméras testées varie ainsi de 105 à 470g. Plus encore que le poids, l’équilibre de la caméra est primordial afin d’assurer une stabilité et une maniabilité optimale lors de la prise d’empreintes. La taille de la tête de la caméra est variable en fonction des systèmes (figure 2). Si une tête large promet un champ d’acquisition plus important, elle peut aussi entrainer un accès difficile à certaines zones. La distance focale, soit la distance entre l’embout et les surfaces à enregistrer, est aussi différente en fonction des caméras.

Certaines demandent d’être au contact des dents (ex : Itero Element) alors que d’autres demandent une distance pouvant aller jusqu’à 11 mm (ex : CondorScan). Ainsi, même avec une « petite » tête il peut être contraignant d’aller enregistrer en postérieur surtout en disto-vestibulaire (figure 3).

La plupart des caméras ont une prise en main façon « stylo » qui nous est naturellement plus familière. La Trios existe en version « pistolet » (le manche est à l’équerre) moins naturelle et qui demande une rotation supérieure au niveau du poignet et du coude mais que certains trouvent plus pratique. Enfin l’iTero demande une préhension façon « presse-purée » un peu déroutante au début mais bien en adéquation avec la technique d’empreinte à appliquer.

La Trios 3 Color est la seule caméra disponible dans une version wireless permettant de s’affranchir de la contrainte du fil.

Poudrage

Tous les systèmes testés s’affranchissent théoriquement de devoir poudrer les surfaces à enregistrer. Ils peuvent occasionnellement nécessiter un léger poudrage pour l’enregistrement de zones particulièrement brillantes (restaurations métalliques par exemple). Le poudrage reste encore, à mon avis, nécessaire avec la DWIO dont le temps d’acquisition sans poudrage est encore bien trop long avec des décrochages fréquents.

Couleur ou Monochrome

Hormis la DWIO qui devrait le proposer d’ici un an, tous les systèmes testés ici permettent l’obtention de maîtres modèles en couleur (plus ou moins réalistes). Il est toutefois possible à tout moment de basculer sur un affichage monochrome (figure 4).

Empreinte optique prise avec la CS3600. En haut : le modèle couleur, en bas : le modèle basculé en monochrome s’apparente à un modèle en plâtre et traduit la lisibilité de l’empreinte.

Les 2 modes d’affichage sont complémentaires. La couleur permet parfois une meilleure lecture de certains éléments, comme les limites de préparation lorsque celles-ci sont juxta-gingivales.

Mais il ne faut pas oublier que c’est le modèle monochrome équivalent au modèle en plâtre qui constitue le vrai modèle de travail du laboratoire et constitue le vrai juge de paix de la qualité de notre empreinte.

A ce titre, je ne considère donc pas que l’absence de couleurs soit un réel handicap.

Prise de vues par flux vidéo

L’acquisition se fait en survolant les surfaces à enregistrer. Un retour vidéo permet de visualiser le placement de la caméra et la construction du modèle. Un signal visuel (et parfois sonore) accompagne la prise de vue et indique quand les données sont exploitables ou non (décrochage de la caméra).

En cas de décrochage, il suffit de revenir sur une zone précédemment enregistrée pour reprendre.

Ce mode d’acquisition sous forme de film autorise une grande liberté de mouvement, mais un chemin de scannage doit être respecté.

Prise de teinte

Certains systèmes peuvent également donner simultanément la teinte des dents (Trios 3 Color, Cerec Omnicam). Cette fonction peut constituer une aide dans le choix de la teinte mais reste encore trop « gadget » pour être vraiment indispensable.

Hygiène de la caméra

L’hygiène de l’embout intra-oral peut se faire :

• soit à l’aide de lingettes désinfectantes ou de papier doux imprégné d’alcool ménager (ex : Cerec Omnicam, CondorScan),
• soit par trempage dans une solution désinfectante (DWIO),
• soit les embouts sont réutilisables et autoclavables sur un nombre défini de cycles (ex : CS3600, Trios 3, Emerald),
• soit les embouts sont jetables et à usage unique (ex : iTero Element). C’est de loin la solution la plus hygiénique.

Ergonomie du logiciel

Fiches de laboratoire

La quasi-totalité des logiciels propose des fiches de laboratoire à renseigner souvent avant l’empreinte, puis au moment de l’envoi pour joindre des fichiers (photographies), choisir le laboratoire et la date de livraison.

Tous les renseignements fournis seront transmis au laboratoire en même temps que les empreintes. Mais attention cela n’est valable qu’à condition de passer par les portails web des fabricants.

Information sur l’espace prothétique

Tous les logiciels associés aux caméras d’empreintes optiques permettent de visualiser directement après la prise de l’occlusion l’espace prothétique disponible et les contacts occlusaux. En fonction du matériau choisi pour la restauration, l’espace sera plus ou moins suffisant. Dans ce cas, il est conseillé de retoucher la préparation. Il est alors tout à fait possible de ré-enregistrer uniquement la zone de la retouche, ce qui est très rapide.

Format des fichiers d’empreintes

Auparavant on parlait de fichiers fermés, à ouverture contrôlée ou ouverts. C’est aujourd’hui de l’histoire ancienne. Les systèmes Cerec Omnicam et Trios sont rentrés dans le rang au cours de l’année passée. Tous les systèmes permettent maintenant un export des fichiers au format ouvert STL. Il est toujours possible de les exporter du cabinet vers le laboratoire de prothèse via le portail internet sécurisé de la marque. Dans ce cas, le format est propriétaire mais toutes les informations (fiche laboratoire, tracé des limites,…) sont également transmises.

Les spécificités de chaque caméra

Cerec Omnicam Connect : l’expertise Cerec

Le système Cerec fut le précurseur de la CFAO dentaire, il y a plus de 30 ans. Le système chairside avec conception et usinage au cabinet n’est plus à présenter. Autant dire d’entrée que l’expertise en empreinte optique est réelle. L’Omnicam est la dernière évolution des caméras Dentsply Sirona. Elle se présente sous la forme d’un corps un peu épais qui se prolonge d’un embout affiné en aluminium. La finition est soignée et la prise en main bonne. La caméra se tient comme un stylo, le corps venant se mettre en appui au niveau de la tabatière de la main afin d’équilibrer l’ensemble. La petite tête et la distance focale étendue permettent un accès aisé même dans les zones étroites.

L’acquisition se déclenche à la pédale du cart. Elle est en flux vidéo, sans poudrage et en couleur. L’enregistrement d’un quadrant est très rapide et celui d’une arcade complète prend moins de 5 min.

Le logiciel conseille sur les mouvements à faire et les zones où repasser pour améliorer l’empreinte. L’occlusion est validée en direct automatiquement. Toutes les options d’édition sont présentes : effacement des zones indésirables, retouches des modèles, visualisation de l’espace prothétique. Le logiciel propose même des outils supplémentaires d’analyse des préparations : contre-dépouilles, état de surface, qualité et régularité des lignes de finition (figure 5).

Les limites peuvent être facilement et précisément tracées grâce au trackball (données que retrouvera le prothésiste).

Une fois réalisée, l’empreinte pourra être soit expédiée au laboratoire via le portail Web Cerec Connect soit via un export au format ouvert STL.

Trios 3 Color Pod : la référence

La Trios 3 Color est la dernière évolution des caméras intra-orales du leader des scanners pour laboratoires 3Shape. La caméra s’est au fil des années amincie. Seul l’embout peut apparaître encore un peu épais.

La contre partie est un champ de capture plus large que la moyenne. Le déclenchement de l’acquisition se fait grâce à un bouton sur la caméra. La sous forme de « stylo » (version testée) est maniable. Pour la version pistolet, les embouts réversibles haut/bas facilitent grandement le maniement de la caméra.

L’acquisition est en flux vidéo, sans poudrage et en couleur. La rapidité de scannage est surprenante (moins de 3 min l’arcade complète), tout comme l’efficacité de l’effacement automatique des zones non utiles (joues, langue,…). La caméra permet d’enregistrer des zones de grandes étendues (palais) très facilement. L’occlusion est également automatique et gérée en direct (figure 6).

L’empreinte pourra être soit expédiée au laboratoire via le portail Web 3Shape Communicate soit via un export au format ouvert STL.

Notons que c’est le seul système qui propose une version sans fil (non testée).

Le calage de l’occlusion est automatique sur la quasi-totalité des caméras (ici avec Trios 3 color).

Emerald : l’âge de la maturité

Après une première caméra (Planscan), rebadging d’une caméra E4D, Planmeca revoit entièrement sa copie avec l’Emerald (figure 7).

On découvre une caméra légère au design actuel (proche de l’Omnicam), tout en plastique, avec un embout (stérilisable) affiné. La tête quant à elle conserve le champ de capture de la Planscan, soit un champ supérieur à celui de l’Omnicam, inférieur à celui de la Trios et comparable à celui de la CS3600.

Elle peut demeurer un peu épaisse dans les régions postérieures (mais pas plus qu’une Trios 3).

L’acquisition se déclenche grâce à un bouton sur le dos de la caméra. Elle est en flux vidéo, sans poudrage et en couleur.

L’enregistrement des surfaces à scanner est très fluide et rapide. Le changement d’arcade se fait de façon très pratique grâce à un bouton sous la caméra.

Le logiciel propose toutes les fonctions utiles: détection des zones non enregistrées, mesure des distances, code couleur des zones de contact, proposition de tracer les limites, effacement automatique des zones sans intérêt. Il est inclus dans la suite Romexis qui intègre également des logiciels de smile design et de planification implantaire permettant des interactions entre tous les types de fichiers.

Les empreintes sont enregistrées au format ouvert STL (voire PLY couleur) pour un export aisé vers le laboratoire de son choix.

Comparaison entre la Planscan (ancien modèle) et l’Emerald (nouveau modèle).

CS3600 : l’alternative

Après une CS3500 reconnue pour sa précision mais à la contraignante capture image par image la limitant plutôt aux quadrants, Carestream, adopte le flux vidéo avec la CS3600.

De technologie proche de l’Omnicam et l’Emerald, la CS3600 s’en rapproche aussi de par sa forme. La prise en main se fait comme un stylo.

La caméra est très maniable, et permet d’enregistrer toutes les zones facilement et rapidement (5 min pour une arcade complète). Différentes formes d’embouts sont disponibles : plus petits pour les « petites bouches » ou aplatis pour les enregistrements d’arcades complètes (champ de capture plus large) ou les clichés vestibulaires en occlusion. L’acquisition se déclenche grâce à un bouton sur le dos de la caméra (comme le changement d’arcade).

Elle est en flux vidéo, sans poudrage et en couleur. La caméra est capable d’enregistrer les tissus mous (palais). Les empreintes sont enregistrées au format ouvert STL pour en faciliter l’export.

iTero Element : la surprise

L’iTero Element est une caméra surprenante presque atypique.

Avec son corps volumineux, elle oblige à une ergonomie particulière. Alors que la quasi totalité des autres caméras a une prise en main de type « stylo », cette dernière est impossible sur l’iTero qui oblige d’être empoignée comme un presse-purée (ou un mixeur plongeant au choix). Mais à l’usage on se rend compte de son intérêt car, associé à la coudure de la tête de la caméra, cela permet de bien garder le contact de l’embout avec les surfaces dentaires (la caméra fonctionne au contact des surfaces à enregistrer).

Les embouts en plastique souple, à usage unique, ne blessent pas et permettent de repousser la lèvre et la langue afin de pouvoir scanner des arcades complètes très rapidement (moins de 3 minutes l’arcade complète). Il est même possible de segmenter la prise de vue (la corrélation des différents segments se fait ensuite) ce qui est très utile sur les arcades complètes. L’effacement des zones inutiles est de mise mais le système va plus loin en y ajoutant la possibilité de repasser sur des zones déjà validées sans risquer d’engendrer de nouveaux artefacts. Les empreintes intègrent 2 niveaux de précision : les préparations sont enregistrées à 8 000 images/s (plus de précision) et le reste de l’arcade à 6000 images/s (plus rapide).

L’innovante fonction de comparaison de données dans le temps (timelapse) permet de suivre facilement l’évolution de la denture des patients. Enfin, l’écran tactile et les grandes icones rendent l’interface conviviale.

Une fois réalisée, l’empreinte est exportée vers un cloud d’où elle pourra être téléchargée brute au format STL ou bien envoyée vers les informaticiens de chez Align qui la nettoieront de ses erreurs avant de l’envoyer au laboratoire. Si cette dernière étape diffère un peu la réception de l’empreinte par le laboratoire, elle garantie d’une qualité accrue.

CondorScan : la caméra pour tous

Dire que la CondorScan tarde à concrétiser ses promesses est faible. Mais les ingénieurs n’ont pas ménagé leur peine et la dernière version du logiciel rend enfin l’ensemble cohérent et compétitif.

La forme de la caméra la rapproche d’une (très) grosse brosse à dents. Elle est très légère (110g) et très maniable. Le déclenchement de la capture ainsi que le changement d’arcade se pilotent à l’aide de boutons sur le dos de la caméra. Lors de l’acquisition la caméra projette des flashes lumineux très puissants. Il est donc préférable de ne pas regarder en bouche et de garder les yeux fixés sur l’écran de contrôle.

La distance idéale aux surfaces à enregistrer est importante, n’est pas toujours facile à maintenir et peut être contraignante dans les zones postérieures. Un sabot à fixer sur la tête est disponible pour aider l’opérateur à garder la bonne distance. L’aspect des images enregistrées est stupéfiant de réalisme. Attention cependant de ne pas confondre l’aspect et la qualité qui doit être contrôlée sur le rendu du modèle en STL (figure 8).

Après acquisition, les empreintes sont exportables au format STL (voire PLY). Initialement proposée à un prix très attractif, elle reste toujours une des caméras les moins chères du marché.

l’aspect des empreintes couleur enregistrées avec la CondorScan est stupéfiant de réalisme (en haut) mais leur qualité doit être jugée sur le modèle monochrome (en bas). Notez du coup le manque d’information au niveau de la région antérieure dans ce cas non préjudiciable.

Dwio : l’exception

Dental Wings, un des leaders de la CFAO en laboratoire, propose également une pièce à main très légère (105g) et de petite taille (c’est la plus petite du comparatif). La finition métallique est très qualitative. La tête a la particularité d’être incurvée pour permettre avec un geste simple de rotation d’enregistrer facilement les faces vestibulaires, occlusales et linguales/palatines.

L’interface de prise d’empreinte se contrôle soit directement sur l’écran tactile soit par une reconnaissance de gestes, plus hygiénique. Une bague lumineuse présente sur le corps de la caméra informe sur la prise d’images (vert = ok, rouge = décrochage) et permet de garder les yeux sur le patient.

Depuis peu, le système ne requiert plus de poudrage.

Cependant, la fluidité du scannage est très rapide…avec de la poudre. Sans poudre la prise d’acquisition est un peu poussive pour être vraiment agréable. Mais il est vrai que le poudrage à la mandibule pour l’enregistrement d’une arcade entière reste un acte délicat qui peut rebuter le débutant.

Enfin, le modèle est encore dépourvu de couleurs. L’évolution est attendue pour 2018. Après acquisition, les empreintes sont exportables au format STL (ou propriétaire xorder).

Comparatif des caractéristiques des différents systèmes d’empreintes optiques intra-orales testés.

Coût

Il reste enfin un dernier paramètre à considérer et pas des moindres : le coût. L’amortissement d’un système de prise d’empreintes optiques est en effet difficile à évaluer. Mieux vaut cerner tous les coûts que cela implique :

• Le prix d’achat qui comprend généralement ceux de la caméra et de l’unité informatique,
• L’installation dans les cas des systèmes intégrés à l’unit,
• Les mises à jour logicielles et matérielles,
• Les licences d’exploitation,
• La maintenance en cas de panne (peut inclure le prêt de matériel si besoin).

Evolutivité

L’acquisition d’un système d’empreintes optiques peut aussi se voir comme une première étape vers un équipement de CFAO complet (logiciel de conception et fabrication) au cabinet.

Aujourd’hui, toutes les caméras permettant d’exporter les empreintes au format STL, le praticien a donc le choix de pouvoir évoluer vers un système de CFAO au cabinet soit dans la gamme du fabricant (ce qui peut faciliter l’ergonomie générale) soit librement avec du matériel tiers.

Je tiens à remercier les fabricants et les distributeurs qui ont pris du temps et qui nous ont fait confiance afin de pouvoir tester leur matériel.

Conclusion

Est ce que la caméra idéale existe ? La réponse est non. Elle serait compacte, capable de tout scanner, très rapidement, donnant de belles images et abordable financièrement. Les caméras du marché intègrent toutes, plus ou moins, ces qualités.

Il faut admettre de faire un minimum de compromis. Les caméras les plus performantes sont plus volumineuses et souvent plus chères.

Les petites sont plus abordables mais il faut alors faire un compromis sur ces fonctions (poudrage, couleur) ou sur la rapidité du scan.

Quoiqu’il en soit, l’achat d’une caméra d’empreinte optique doit être un acte à la fois passionné et raisonné. Il y a des critères subjectifs : envie de renouveau, besoin technologique, image du cabinet. Mais il doit y avoir aussi des critères objectifs par rapport à nos attentes ainsi qu’à notre activité: ergonomie du système, facilité d’usage, possibilités d’enregistrement (étendue, édentements, palais,…), rapidité, précision des empreintes, évolutivité, coût,…Si certains sont facilement consultables sur les fiches techniques, d’autres s’apprécient à l’usage.

Il est donc toujours souhaitable de prendre du temps afin de tester cliniquement, de comparer et de prendre en main les systèmes envisagés.

N’hésitez pas. Même si cela n’est pas toujours facile à mettre en œuvre, les fabricants et les distributeurs, car c’est aussi dans leur intérêt, refusent rarement ces essais.

Bibliographie

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