Les artéfacts en technique cone beam utilisée en implantologie

Introduction


En implantologie orale moderne, l’imagerie constitue un examen complémentaire déterminant du bilan pré-opératoire indispensable à l’élaboration du plan de traitement.

Les différentes techniques de radiologie viennent compléter les données recueillies par le praticien lors de l’interrogatoire et de l’examen clinique général et local.

Les techniques utilisées dans ce cadre peuvent être classées en deux familles : des techniques d’imagerie 2D conventionnelles ou numériques (panoramique et rétro-alvéolaire) et des techniques de radiologie tridimensionnelle (Scanner et Cone beam).

Le Cone Beam est devenu aujourd’hui un incontournable en bilan pré-implantaire.

Nous tenterons dans cet article d’exposer le principe de cette technique d’imagerie, les principales caractéristiques de l’image Cone beam et les différents bruits et artéfacts rencontrés en Cone beam.

Le Cone beam : Principe


cone beam

Cone Beam Planmeca

Rappelons brièvement le principe du Cone Beam ou CBCT ou encore scanner à faisceau conique. Cette technique utilise un faisceau d’irradiation radio de forme conique. La source  et  le  récepteur  de  rayons  X  effectuent  une  rotation  en  même  temps. A chaque déplacement angulaire, on obtient sur le capteur plan une image 2D du volume traversé. Des centaines d’images sont prises (jusqu’à 250) permettant d’effectuer la reconstitution informatique 3D afin que le praticien puisse visualiser les structures anatomiques du patient de manière virtuelle.

L’installation d’un Cone beam dans le cabinet dentaire est rendue envisageable et abordable pour des raisons de volume et de coût. En effet, prenant la forme d’une panoramique dentaire en plus sophistiqué, il est peu volumineux.  De plus, la bibliographie scientifique s’accorde sur le fait que le Cone beam délivre une dose d’irradiation 2 ou 3 fois inférieure à celle de son prédécesseur le scanner.

Pour avoir une idée sur les doses :

Technique Cliché intra-buccal OPG panoramique Cone beam
Dose d’irradiation en Gray (Unité de dose absorbée)
1 à 8 mGy3 à 7 mGyde 3 à 25 mGy

Caractéristiques de l’image Cone-beam


Champ  de  vue   


 

Champs de vue du Cone Beam Scanora 3Dx (Source : dental tribune)

Le champ de vue est défini dans un premier temps lors de l’acquisition en adéquation avec la zone à explorer mais il peut être reconsidéré pour des reconstructions secondaires afin de préciser par exemple une structure à  l’aide  de  voxels (pixels en 3D) de  plus  petite  taille.

Il existe différents champs de tailles différentes

-petits champs : de 4 à 8 cm,

-champs moyens : de 9  à  14 cm

-grands champs : de  15  à 30 cm.

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Résolution spatiale


La résolution spatiale est une mesure de la finesse des détails d’une image pour une dimension donnée. Elle indique la « densité de pixels » donc de voxels dans le cas du Cone Beam et est couramment simplement nommée « résolution ».

En technique Cone Beam, l’utilisation de voxels isotropes (contrairement au scanner) de petite taille (70  à  160 μm) permet d’obtenir une résolution plus importante que celle du scanner qui est d’environ 100 µ.

Afin d’améliorer la résolution, il est possible d’agir sur différents paramètres :

  • diminution de la taille du champ de vue
  • augmentation de la taille de la matrice pour des voxels de taille réduite
  • augmentation de la tension (kV) ;
  • diminution de l’épaisseur des reconstructions

Résolution     en     densité (ou  en contraste)


La résolution en densité exprime la capacité de la machine à distinguer deux structures de densité proche. On peut augmenter cette résolution en augmentant l’intensité du signal  (mA)  et donc la dose d’irradiation; en augmentant l’épaisseur des reconstructions ou encore la taille du voxel.

Contrairement à la résolution spatiale, 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 Signal/Bruit S/B (voir plus loin).

Bruit 


Bruit

D’une manière générale, la qualité des images du Cone-beam est plutôt satisfaisante mais ceci n’empêche pas la présence de bruit et d’artéfacts qui peuvent l’altérer et nuire à l’interprétation.


Bruit


Le bruit est par définition une dispersion aléatoire des valeurs de densité de l’image autour d’une valeur moyenne pour un matériau uniforme.  Le bruit de fond altère la résolution en densité en donnant un aspect de grain sur l’image.

Le bruit global d’une image radiologique est la somme  des  différents  bruits  créés lors des étapes de la formation de l’image.


Rapport signal sur bruit (rapport  S/B)


On mesure la résolution en dentisterie grâce au rapport signal/bruit. Plus ce rapport est élevé, meilleure est la résolution en densité.

Afin d’optimiser le rapport S/B, il est possible de :

  • 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.
  • Epaissir simplement les coupes axiales, à taille de voxel constante, afin d’obtenir une amélioration du  rapport S/B en cas d’image en haute résolution, à voxels de 70 à 125 μm.

Artéfacts


En imagerie médicale, ce terme désigne une altération du résultat d’un examen radiologique selon certains procédés techniques utilisés. Il est tout particulièrement employé pour signaler certaines formes de dégradation de l’image généralement en relation directe avec le type de technique utilisée.

Les artéfacts sont responsables de fausses images et doivent être reconnus par le praticien afin de ne pas interpréter à tort une image due à une déformation qui est susceptible de traduire une véritable lésion.

Généralement les artéfacts sont soit des artéfacts d’origine cinétique (lié au mouvement) soit métallique.


Artéfacts cinétiques 


Un des artefacts les plus connus en imagerie médicale est celui que l’on appelle le bougé aboutissant à la perte de définition des contours et des contrastes. Ce type d’artefact est susceptible d’apparaître sur différentes images radiographiques ou tomodensitométriques voire d’imagerie par résonance magnétique nucléaire (I.R.M.).

Artéfacts cinétiques (dentalespace)

Ce type d’artéfacts est plus fréquent est fortement redouté en Cone beam du fait de temps de pose plus long. Contrairement au scanner où le temps d’acquisition est de l’ordre de 6 secondes, l’acquisition du Cone Beam nécessite entre 20 à 30 secondes.

En scanner, le risque de bouger est très faible voire nul pendant ce laps de temps très court alors qu’il est significatif en Cone Beam et nécessite une grande vigilance pour éviter l’irradiation du patient en cas de flou.

Ces artéfacts comme leur nom l’indique sont dus aux éventuels mouvements du patient et peuvent être décelés 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.

Les artéfacts cinétiques peuvent être parfois localisés seulement à une portion d’arcade : région antérieure ou bien hémi arcade maxillaire droite ou gauche .

Ces artéfacts peuvent être réduits grâce à l’utilisation des dispositifs de contention efficaces pour l’immobilisation de la tête du patient : entre autres les appuis ou «scratch» frontaux et occipitaux et éventuellement une pièce à mordre pour limiter les mouvements de  la mandibule ce qui permet d’avoir une image plus précise  par  diminution  du  flou. De plus, la qualité des images est nettement meilleure (95 %  des cas) quand le patient est allongé, plutôt que debout ou assis.

Le temps d’acquisition doit être le plus court possible et la coopération du patient est primordiale pour limiter les mouvements notamment la déglutition  voire  la  respiration et cela pour un  temps  de  pose  court.

Dans certains cas particuliers de patients très jeunes  ou  atteints  de troubles  neurologiques  comme  la  maladie de Parkinson, et lorsque les artéfacts cinétiques  rendent  la  lecture  de l’examen Cone Beam délicate voire impossible, il est souvent préférable de prescrire un  examen  scanographique à temps de pose ultra-court ( 1 à 4 s ) en  seconde  intention sauf si l’exploration porte sur  une  partie  exempte d’artéfacts. À ce moment là, l’examen peut être validé.


Les artéfacts métalliques


Des appareils Cone beam bien calibrés permettent de minimiser les artéfacts métalliques. Généralement, les éléments métalliques donnent des artéfacts plus importants en Scanner qu’en Cone beam.

Les artéfacts métalliques apparaissent lorsque le faisceau  de  rayons  X  rencontre des  transitions  trop  brusques  de  densité  dans  le  volume  exploré.

artéfact

Artéfacts métalliques (dentalespace)

Cela induit des plages de perturbations hypodenses, plus ou moins intenses (zones d’ombre, bandes sombres) ainsi que des stries radiaires noires ou blanches, qui sont centrées sur les structures métalliques en question.

Il existe différentes sortes d’artéfacts métalliques.


Artefacts métalliques de couronne


Ce type d’artéfacts s’exprime par des bandes blanches ou noires ou mixtes, parfois en «feu d’herbe» situées exactement à la hauteur des couronnes. En revanche ces artéfacts sont peu ou pas gênants en implantologie car ils se situent généralement à distance de la crête osseuse et donc des zones édentées susceptibles de recevoir des implants.

La proximité de la zone explorée d’un amalgame ou d’une prothèse métallique peut engendrer des fausses images lacunaires ressemblant à une  carie  ou  une  résorption radiculaire et pouvant induire une erreur diagnostique.

Pour éliminer ce diagnostic il faut confronter les différents plans de reconstruction, sur  lesquels l’image pathologique peut sembler très  différente voire absente.


Effet « mach » ou effet de bord


Il s’exprime par la présence d’un liseré noir autour ou à proximité d’une structure métallique dense qui peut être un implant, une prothèse ou même une structure intra-radiculaire du type tenon ou inlaycore…

Dans ce cas, il faut diminuer le contraste afin de l’atténuer ou l’annuler ce qui permet de différencier cet artéfact d’une lyse osseuse par exemple.

Effet mach (dentalespace)

Dans le cas d’implant cylindrique, l’effet mach ou « effet de bord » est classique dans ce cas surtout pour des images en haute définition avec de fortes doses. Ceci s’observe surtout sur les coupes coronales (frontales) ou orthogonales et se caractérise par la répétition de l’effet de bord sur des reconstructions orthogonales adjacentes, même à distance de l’implant.


Artéfacts métalliques radiculaires


Comme leur nom l’indique, ils sont dus principalement aux structures intra-radiculaires de type tenons, inlay-cores et piliers implantaires.

Ce type d’artéfacts est rencontré notamment lors de l’examen scanner entraînant une barre noire gênant la visibilité de la crête osseuse. En revanche, ce phénomène est atténué voire absent en Cone Beam.

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Artéfacts métalliques radiculaires en scanner (gauche) et en Cone Beam (droite) très atténué (Source : dentalespace)

 


Limiter les artéfacts métalliques


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

En pratique, il est nécessaire de retirer tout objet métallique amovible se situant dans  le  champ exploré par le faisceau de rayons X notamment les prothèses  adjointes, toute sorte de bijoux (boucles d’oreilles, piercing….).

Enfin, les artéfacts cinétiques amplifient les artéfacts métalliques et inversement. Il est donc  important de minimiser ces deux catégories en s’assurant d’appliquer les recommandations notées pour chaque type d’artéfacts.

Conclusion


Technique qui ne cesse d’évoluer, le Cone Beam apparaît supérieur au scanner d’une manière général. De nombreux écueils sont encore notables tel que la résolution en densité inférieure à celle du scanner d’où l’étude médiocre des tissus mous et l’incapacité à mesurer des densités; ou encore les bruits et artéfacts présents qui peuvent nuire à l’interprétation des images radiologiques.

Cependant, on note que la résolution spatiale du Cone Beam est meilleure comparée au scanner, notamment grâce à l’utilisation de voxels isotropiques de petite taille (125 voire 80 μm). Par ailleurs, cette technique d’imagerie présente moins d’artéfacts d’origine métallique surtout à l’interface os-implant. Il est aussi très performant en imagerie des tissus durs (dents et structures osseuses).

Tous ces paramètres ajoutés à sa faible irradiation font du cone beam l’examen de choix en implantologie car il permet en outre de prévoir au mieux le nombre, la taille, la position et l’orientation optimale des implants, en fonction du volume et de la qualité de l’os disponible, et en adéquation avec le projet prothétique. De plus, les images  issues  du Cone  Beam   sont  convertissables  en  fichiers DICOM,  et donc  exploitables  par les logiciels d’implantologie et de planification assistée par ordinateur.

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