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Le set-up numérique la révolution de l’orthodontie digitale

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Introduction

L’essor des caméras d’empreintes optiques a permis la généralisation d’un outil très puissant, le Set-Up digital. Il s’agit d’une simulation tridimensionnelle d’un plan de traitement, faite à partir d’un enregistrement des arcades dentaires et de l’occlusion (empreintes optiques) et qui peut être réalisé au cabinet ou à l’aide de systèmes commerciaux. Le Set-Up sert au diagnostic et à la construction du plan de traitement, étapes essentielles pour le succès d’un traitement orthodontique.

Il est complété par un enregistrement de la face (si possible en 3D), incluant la dentition du patient, avec des photographies, radiographies et des modèles dentaires (empreintes optiques).

A l’aide de ces simulations, différents objectifs thérapeutiques peuvent être évalués, comme la nécessité d’une avulsion dentaire ou de réduction interproximale par exemple.

Un Set-Up est donc un outil diagnostic très utile, pouvant être utilisé pour valider, modifier ou rejeter un plan de traitement, permettant d’anticiper certaines difficultés, particulièrement dans les cas complexes.

Il a également permis le développement de dispositifs sur mesure, plus précis, qui ont bousculé l’orthodontie conventionnelle ces dernières années.

Utilisation diagnostique des set-up

C’est Harold Kesling qui, en 1956, a introduit l’utilisation d’une simulation sur des moulages orthodontiques en plâtre [1]. Afin de réaliser un Set-Up traditionnel sur des modèles en plâtre, il faut séparer chaque dent, et les repositionner dans de la cire, en tenant compte notamment de la position finale de chaque dent, de l’occlusion et de la position de l’incisive mandibulaire d’après des critères céphalométriques (Figures 1 à 3).

Traditionnel-avec-meulage-du-platre

Figs. 1 à 3 : Set-Up traditionnel avec meulage du plâtre, individualisation de chaque dent et montage sur cire.

C’est un travail extrêmement chronophage, délicat, et qui présente certains inconvénients : tout d’abord il est difficilement modifiable, et ensuite on ne peut pas le superposer aux modèles initiaux.

Kesling ne réalisa qu’après l’importance et l’utilisation qu’il pourrait faire de ce Set-Up à des fins diagnostiques et pour élaborer un plan de traitement.

tableau-d-evaluation

Fig. 4 : tableau d’évaluation des mouvements individuellement réalisés sur chaque dent lors d’un Set-Up numérique

Des décennies plus tard, Tom Pitts [2] a énoncé l’intérêt de « commencer un traitement avec la fin en tête » afin d’avoir une meilleure finition et de meilleurs résultats esthétiques en fin de traitement.

L’utilisation de modèles numériques en orthodontie offre de nombreux avantages, le premier étant déjà le stockage, le second étant le gain de temps. Grâce aux outils informatiques récents, la réalisation d’un Set-Up virtuel est beaucoup plus rapide que pour un Set-Up conventionnel.

Mais le principal avantage du Set-Up numérique réside dans la précision qu’il apporte au diagnostic, avec des mesures beaucoup plus complètes, et une rapidité d’analyse qui permet à l’orthodontiste d’avoir une quantité importante d’informations à sa disposition pour étudier chaque malocclusion. Les Set-Up numériques sont faciles à dupliquer, modifier ou manipuler, la forme de l’arcade dentaire peut être planifiée à l’avance à l’aide de chartes par exemple, on a la possibilité de réaliser des superpositions par rapport à l’état initial et l’on peut obtenir des informations extrêmement précises sur l’ensemble des mouvements dentaires réalisés dans les 3 dimensions (Figure 4).

Ils nous permettent de tester facilement et simplement différentes hypothèses thérapeutiques, et l’on pourra mixer différents examens 3D afin d’obtenir une simulation encore plus précise, notamment avec l’utilisation d’un Cone Beam (CBCT) pour avoir un Set-Up incluant les racines dentaires et l’os alvéolaire (Figures 5 à 8).

Set-Up-avec-integration

Fig. 5 : Set-Up pour appareillage lingual Incognito® à l’aide du logiciel TMP de 3M.  Figs. 6 et 7 : Set-Up et superpositions à l’aide du logiciel Clincheck Pro d’Invisalign. Fig. 8 : Set-Up avec intégration des racines dentaires à l’aide du logiciel Insignia Approver d’Ormco.

A l’instar des plans d’un architecte avant la construction d’une maison, plus le Set-Up est travaillé et détaillé, plus les difficultés ont été évaluées et devancées, meilleur sera le traitement et son déroulé.

Enfin, le Set-Up numérique permet une meilleure communication. Avec les patients, en leur montrant le résultat « avant/après » grâce aux modèles 3D, ou en intégrant ce résultat dans leur sourire grâce à des outils comme le Digital Smile Design®. Il est alors plus facile pour le patient de comprendre le plan de traitement, et de faire d’éventuelles remarques en amont (plutôt qu’une fois le traitement fini).

Cela facilite également les échanges avec les correspondants, puisque la communication peut se faire à distance, ce qui permet une meilleure prise en charge des traitements interdisciplinaires.

Les set-up numériques et la révolution des dispositifs sur mesure

Plus qu’un outil diagnostic, les Set-Up ont ensuite été utilisés pour « créer des traitements » et réaliser des dispositifs orthodontiques sur mesure. Ils sont au cœur de ces traitements, car c’est sur la construction d’un Set-Up numérique (déplacements dentaires et séquences des mouvements) de qualité que repose la réussite du traitement orthodontique.

Avec l’introduction des modèles digitaux, des Set-Up virtuels et des robots plieurs de fils, on a pu développer de nouveaux appareillages orthodontiques individualisés. On peut utiliser un Set-Up virtuel pour déplacer progressivement les dents dans une position déterminée.

Une série de modèles 3D imprimés peut alors être utilisée pour fabriquer une série d’aligneurs, qui peuvent déplacer les dents progressivement, de façon séquencée, jusqu’à une position déterminée [3]. C’est par exemple le cas avec la technique Invisalign®. Des attachements définis par ordinateur peuvent être collés sur les dents pour accroitre l’efficacité des aligneurs sur certaines dents (Figures 9 et 10).

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Figs. 9 et 10 : exemple de l’utilisation des taquets (en rouge) pour des traitements par aligneurs.

Les traitements avec brackets vestibulaires (« bagues »), ont aussi bénéficié de ces avancées numériques. Ils peuvent-être aujourd’hui entièrement individualisés dans leur conception (individualisation des informations contenues dans la gorge du bracket) et les fils utilisés sont également réalisés sur mesure. C’est le cas du système Insignia® par exemple (Figures 11 et 12), avec lequel il est possible de coupler une empreinte optique et une acquisition Cone Beam (CBCT) permettant d’évaluer le parallélisme des racines, les épaisseurs osseuses ou le couloir alvéolaire afin de prévoir les mouvements non seulement en fonctions des couronnes dentaires mais également des racines.

positionnement virtuel

Fig. 11 : positionnement virtuel d’attaches et de fils individualisés à l’aide du logiciel Insignia Approver.

debaguage-avec-amenagement

Fig. 12 : état final après débaguage, avec aménagement de l’espace pour réaliser des facettes sur 12 et 22

Les techniques de brackets vestibulaires (« bagues »), ont aussi bénéficié de ces avancées numériques. Ils peuvent-être aujourd’hui entièrement individualisés dans leur conception (individualisation des informations contenues dans la gorge du bracket) et les fils utilisés sont également réalisés sur mesure. C’est le cas du système Insignia® par exemple (Figures 11 et 12), avec lequel il est possible de coupler une empreinte optique et une acquisition Cone Beam (CBCT) permettant d’évaluer le parallélisme des racines, les épaisseurs osseuses ou le couloir alvéolaire afin de prévoir les mouvements non seulement en fonctions des couronnes dentaires mais également des racines.

Cas clinique 1 :

projet-Insignia-Approver

13 : état final après réalisation de facettes sur 12 et 22 Fig. 14 : projet Insignia Approver

vue-occlusale

Fig. 15 : vue occlusale : Etat initial – Projet thérapeutique – Etat final Fig. 16 : modification de torque unitaire en tenant compte de l’orientation des racines dentaires

Cas clinique 2 :

Ces nouvelles techniques ont changé en profondeur notre organisation au cabinet. Elles demandent une phase initiale de « conception » plus précise et donc plus chronophage, mais ensuite les rendez-vous d’activation des appareils sont plus espacés et courts. Il est possible d’encore optimiser la gestion du temps et des rendez-vous avec l’utilisation de dispositifs de monitoring à distance (surveillance de l’évolution du traitement à distance avec smartphone) comme Dental Monitoring®, avec lequel le patient est suivi chaque semaine grâce à des enregistrements vidéos qu’il réalise lui-même et qui sont analysés afin de surveiller au mieux l’évolution du traitement.

projet therapeutique sur Set-Up

Fig. 18 : projet thérapeutique sur Set-Up numérique Insignia Approver, avec l’état initial, l’état final, et la superposition des deux images.

clinique-occlusale

Fig. 19 : vue clinique occlusale de l’état initial. Fig. 20 : vue clinique occlusale en cours de traitement (notez le développement transversal et la rétraction des incisives,

Les limites et l’évaluation des set-up numériques

Si les Set-Up numériques ont apporté des bénéfices majeurs aux traitements orthodontiques, il est important de noter que, sur un ordinateur, les mouvements dentaires sont illimités !

L’alignement et le nivellement dentaires peuvent être planifiés sur un écran d’ordinateur, mais le résultat peut être totalement inatteignable pour un patient spécifique.

Bien évidemment, les dents ont des limitations biologiques.

C’est pourquoi trop d’expansion (Fig. 21 à 23) ou de contraction des arcades, comme pourrait le proposer un Set-Up virtuel, pourrait aboutir à des résultats inadaptés, instables, et des récessions parodontales [4].

mauvaise-reponse

Figs. 21 à 23 : projet thérapeutique avec expansion transversale importante, dépassant les capacités d’adaptation de la patiente. 21 : état clinique initial. Fig. 22 : projet thérapeutique avec superposition de l’état initial (en bleu) et final. Fig 23 : état final, avec une mauvaise réponse biologique à la mécanique orthodontique.

Il en serait de même avec une rétraction incisive trop importante par exemple (Fig. 24).

fermeture d espaces au maxillaire

Fig 24 : fermeture d’espaces au maxillaire, le 1er Set-Up uniquement par rétraction antérieure, le 2ème Set-Up à moitié par rétraction antérieure et à moitié par mésialisation molaire

La validation du Set-Up digital est devenue une des étapes clés de notre pratique orthodontique, car toute la suite du traitement va dépendre des choix faits lors de ce Set-Up (elle engage d’ailleurs notre responsabilité). L’occlusion finale du Set-Up ne constitue pas à elle seule un élément suffisant pour valider la conception de l’appareillage. Il faut observer les mouvements qui conduisent à cette occlusion. Ces mouvements peuvent être réalisables uniquement grâce à l’appareillage demandé (attaches orthodontiques ou aligneurs) ou ils peuvent nécessiter l’utilisation d’auxiliaires (élastiques, minivis…) s’ils dépassent certaines limites. Ce choix se fait essentiellement en appréciant la quantité des mouvements réalisés sur chaque dent et en fonction de notre expérience clinique.

Dans les traitements par aligneurs, il faut porter une attention toute particulière au séquençage des mouvements, c’est-à-dire à l’enchainement de chaque déplacement. Certains mouvements fonctionnent très bien ensemble (expansion transversale et linguoversion des incisives par exemple) car ils engendrent la même déformation de l’aligneur. Il faut donc regrouper dans la même étape les mouvements qui se potentialisent, et reporter à une étape ultérieure ceux qui sont antagonistes. Il faut également observer la vitesse des déplacements dentaires. Il est possible d’accélérer un déplacement mais cela peut nécessiter l’utilisation d’auxiliaires de traitement (élastiques portés la nuit, toute la journée…). Une discussion peut alors s’engager avec le patient sur la priorité entre rapidité ou confort de traitement.

Bibliographie

1. Kesling H. The diagnostic setup with consideration of the third dimension. Am J Orthod 1956;42:740-8
2. Pitts T. Begin with the end in mind and finish with beauty. Eur J Clin Orthod 2014;2:39-46
3. miller rJ, Derakhshan m. Three-dimensional technology improves the range of orthodontic treatment with esthetic and removable aligners. World J Orthod 2004;5:242-9
4. chen S, Xu Tm. Treatment of a severe transverse dental arch discrepancy assisted by 3-dimensional planning. Am J Orthod Dentofac Orthop 2013; 143:105-15
5. Barreto mS, Faber J, Vogel cJ et al. Reliability of digital orthodontic setups. Angle Orthod 2016; 86:255-9

Conclusion

Les Set-Up numériques sont une évolution majeure dans le domaine de l’orthodontie. Ils ont permis l’essor de dispositifs sur mesure [5] et une précision accrue dans l’analyse et la réalisation des traitements orthodontiques. Dans de nombreux cas, un Set-Up simulant un traitement orthodontique peut être d’une grande aide pour l’orthodontiste dans sa prise de décision pour un traitement individualisé pour chaque patient. Cette phase de conception pendant laquelle l’orthodontiste va construire son Set-Up prend une place de plus en plus importante dans l’organisation du cabinet. Mais elle est primordiale et il faut accorder une attention toute particulière à la validation du Set-Up, au risque de voir les objectifs présentés différer du résultat final.

C’est également un puissant outil de communication pour expliquer les différentes options aux patients, mais aussi pour communiquer avec le dentiste ou le chirurgien maxillo-facial avec lequel l’orthodontiste va travailler. Le Set-Up numérique est donc un outil extrêmement efficace qui ne cesse d’évoluer avec les innovations digitales. En apportant énormément d’informations aux praticiens, il remet au centre des traitements le diagnostic et l’analyse, et lorsqu’il est couplé avec des outils tels le Digital Smile Design®, le Set-Up numérique permet une prise en charge pluridisciplinaire plus facile, plus précise avec une approche globale des traitements proposés à nos patients.

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A propos de l'auteur

Dr. Serge DAHAN

Chirurgien-dentiste spécialiste qualifié en orthopédie dento-faciale
Ancien interne des hôpitaux de Marseille
Ancien assistant hospitalo-universitaire
Pratique privée

Dr. Nicolas BOISSI

Chirurgien-dentiste spécialiste qualifié en orthopédie dento-faciale
Ancien assistant hospitalo-universitaire
Pratique privée à La Ciotat

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