Cone Beam – Le GOLD standard de l’imagerie sectionnelle 3D en odonto-stomatologie

Introduction

L’établissement d’un diagnostic précis en odonto-stomatologie passe par un examen clinique minutieux, souvent complété par des examens complémentaires radiologiques.

Le Cone beam ou CBCT (Cone Beam Computed Tomography) appelé encore tomographie volumique numérisée à faisceau conique,est une technique d’imagerie sectionnelle 3D en plein essor. Elle permet l’exploration des tissus calcifiés à savoir l’os et les dents.

Dans cet article nous allons mettre en avant cette révolution de l’imagerie dento-maxillaire, qui s’est démocratisée dans nos cabinets dentaires ouvrant de nouvelles perspectives de diagnostic en dentisterie.

Dans un premier temps nous allons définir le Cone Beam et détailler le principe physique de ce procédé radiologique. Ensuite, nous allons revenir rapidement sur les différences entre le scanner et le Cone Beam. Nous allons apporter une réflexion sur les avantages et limites du CBCT toujours en comparaison au scanner. Enfin nous reviendrons sur les indications de cette technique.

Qu’est-ce que le Cone beam ?

Définition

En imagerie dento-maxillaire, on différencie deux types de techniques.

  • Les techniques 2D panoramique ou orthopantomographie (OPT).
  • Les techniques 3D plus sophistiquées comme le scanner et plus récemment le Cône beam.

L’avènement du Cone beam vers la fin des années 90 représente une innovation majeure par rapport à son ancêtre le scanner. Notamment grâce à l’introduction de détecteurs matriciels de grandes dimensions qui permettent l’exploration de tout un volume au cours d’une seule rotation du système d’acquisition.

Le Cone beam comment ça marche ?

Principe physique

Comme son nom l’indique, le CBCT consiste en un générateur de rayons X qui émet un faisceau d’irradiation ouvert de forme conique permettant en une rotation complète (360°) ou semi-complète (180°) de balayer l’ensemble du volume à explorer avant d’être analysé après atténuation par un système de détection. L’émetteur de rayons X et le détecteur sont solidaires et alignés.

Figure 1 Principe physique du TDM

A chaque degré de rotation, l’émetteur libère une impulsion de rayons X qui traversent le corps anatomique pour être réceptionnés sur le détecteur qui effectue une rotation simultanément à la source.

Ainsi à chaque déplacement angulaire, on obtient sur le capteur plan une image 2D du volume traversé.

Des centaines d’images sont prises par des acquisitions numériques ce qui permet d’obtenir un volume et d’effectuer la reconstruction informatique 3D pour visualiser virtuellement les structures anatomiques explorées.

Figure 2 Principe de reconstitution 3D des images en Cone beam

A la différence du scanner, chaque unité ou Voxel est isométrique, permettant une très grande résolution spatiale, d’environ 100 µ.

Le CBCT permet d’obtenir une image volumique de la zone radiographiée avec une haute résolution d’image dans les différents plans de l’espace, en éliminant les superpositions des structures environnantes.

Il existe différents CBCT, classifiés selon leur champ d’exploration :

  1. – les petits champs : inférieurs ou égal à 8cm
  2. – les champs moyens : entre 9 et 15 cm
  3. – les grands champs : supérieurs à 15 cm

Comment se déroule l’examen Cône beam dentaire ?

La séance est similaire à celle d’une radiographie dentaire classique. Le patient doit rester immobile pendant le temps d’acquisition qui dure environ 10 à 20 secondes. Ensuite, une reconstruction informatique est effectuée au moyen d’un logiciel dédié. Ceci nécessite un temps de travail de 20 à 30 minutes pour chaque examen, ce qui est nettement supérieur au temps utilisé nécessaire en scanner.

Quelle dose d’irradiation pour un examen Cone beam ?

La technologie Cone beam recouvre des solutions techniques très différentes, avec des doses d’irradiation dans des rapports de 1 à 5.

Elle est définie par les études dosimétriques comme la moins irradiante des techniques sectionnelles. Les doses d’exposition du Cône Beam sont 1.5 à 12 fois plus faibles par rapport au scanner médical conventionnel. Elles restent cependant 4 à 42 fois plus fortes que les clichés panoramiques.

Pour avoir une idée :

TechniqueCliché intra-buccalCliché panoramiqueCone beam
Dose d’irradiation absorbée en Gray1 à 8 mGy3 à 7 mGy3 à 25 mGy

La technique CBCT répond au principe ALARA (As Low As Reasonably Achievable) de la législation nationale de radioprotection qui demande d’appliquer la plus faible dose nécessaire.

CBCT versus Scanner

Tout comme son ancêtre le scanner, le CBCT permet d’obtenir des reconstitutions en 3D mais reste assez différent techniquement du scanner. Ci-dessous un tableau comparatif entre les deux techniques

Les principales différences techniques entre un Cone beam et un scanner

ScannerCone beam
Faisceau de rayons X aplati (en éventail)Faisceau de rayons X ouvert conique
Capteur de forme globalement longiligneCapteur plan
Acquisition nécessitant de multiples rotations autour du patientAcquisition rapide nécessitant une rotation unique
Forme générale des appareils (position allongée obligatoire)Forme générale se rapprochant de l’OPT, le patient est debout
Voxel parallélépipède rectangle : Volume anisotropeVoxel cubique : Volume isotrope
Irradiation +++Irradiation +

Du fait de ces différences techniques, le Cone beam présente de réels avantages par rapport au scanner. Nous allons passer en revue ces principaux avantages.

Quels avantages du Cone beam comparé au scanner ?

Confort pour le patient

L’acquisition est plus simple, plus rapide et plus confortable pour le patient qui n’est pas obligé d’être en position allongée mais plutôt debout comme pour le cliché panoramique. Une seule rotation de l’appareil est effectuée autour du patient.

Dosimétrie et irradiation

A l’inverse du scanner, le Cone beam est considéré comme une technique « low dose », permettant de balayer en un seul passage l’ensemble du volume à explorer, en étant moins irradiant que la tomodensitométrie classique.

Le CBCT délivre une dose de radiation ionisante jusqu’à 6 fois plus faible qu’un même examen réalisé par scanner.

Ci-dessous un comparatif des doses efficaces des principaux procédés radiologiques odonto-stomatologiques.

SourceDose efficace moyenne
Cliché rétro-alvéolaire numérique4 à 6 uSv
Radiographie panoramique numérique10 à 15 uSv
Scanner médical60 à 1300 uSv
Cone beam20 à 250 uSv

Le CBCT permet de localiser le champ d’examen sur la zone à étudier (un secteur dentaire, une arcade complète), évitant ainsi d’irradier inutilement les autres parties du crâne.

Variétés d’images, résolution spatiale et netteté

Le CBCT permet d’obtenir différentes vues sur une même image, à savoir des coupes frontales, sagittales, coronales et obliques.

Le Cone beam produit des voxels isotropiques de 500μm à 75μm avec un ratio de grossissement de 1 :1. Cela permet d’affiner l’analyse des structures osseuses et dentaires ainsi qu’un fort pouvoir de résolution dans les différents plans de l’espace similaire voire supérieur à celui du scanner.

Sensibilité aux artéfacts

Le Cone beam est moins sujet aux artéfacts métalliques surtout au niveau radiculaire que le scanner.

Coût

Le CBCT est nettement moins coûteux que le scanner.

Quelles limites du cone beam comparé au scanner ?

Acquisition et travail en console

Lors de la phase d’acquisition par CBCT le patient est en position debout, il est donc difficile de conserver une immobilité le temps de la rotation de l’appareil (20 à 30s). Le risque de bouger est donc significatif, ce qui peut alors entrainer des artéfacts cinétiques. Du fait de la durée relativement longue de l’acquisition comparée au scanner, tous les appareils Cone beam devraient comporter un système de contention efficace afin de limiter ce risque de déplacement. Celui-ci étant quasi inexistant en TDM du fait d’un temps d’exposition très court d’environ 6 secondes.

Par ailleurs, le Cone beam nécessite un temps de travail plus long pour la reconstruction 3D des images.

Rapport S/B et résolution en densité ou en contraste

Plus le rapport Signal/Bruit (S/B) est élevé, meilleure est la résolution en densité. Le Cone beam présente donc une faible résolution en en contraste par rapport au scanner en raison de son rapport Signal/Bruit (S/B) inférieur.

Si le Cone beam offre une résolution supérieure au panoramique dentaire et au scanner, son échelle de densité est beaucoup moins large du fait de sa faible irradiation. La qualité d’image qu’il fournit n’est pas suffisante pour la mesure de la densité des tissus calcifiés et l’analyse des tissus mous ce qui limite ses indications.

Les avantages du Cone beam sont déjà bien établis dans tous les domaines de l’imagerie dento-maxillaire.

Quelles sont les indications du Cone beam ?

Dans cet article, nous allons nous limiter aux applications du CBCT en odontologie, en maxillo-faciale et en ORL.

Odontostomatologie

Le CBCT trouve son intérêt en odontostomatologie à chaque fois que les informations recueillies par la clinique et la radiologie conventionnelle 2D (cliché intra-oral et OPG) ne suffisent pas à poser un diagnostic précis et qu’une image 3D est indispensable :

En implantologie

Du fait de ses qualités biomensuratives, de la précision qu’il apporte grâce à sa particularité isotropique qui assure des mesures linéaires exactes, le CBCT trouve tout naturellement son application en implantologie gourmande en biométrie. Les possibilités de reconstructions bi et tridimensionnelle, de navigation et de simulation chirurgicale qu’il offre et sa faible sensibilité aux artéfacts métalliques constituent d’autres atouts appréciés en implantologie.

Il permet d’établir un bilan de diagnostic préopératoire après un examen clinique et radiologique standard du patient afin de poser l’indication de la pose d’implant en cas de doute ou d’établir la contre-indication et dans certains cas pour le suivi en post-chirurgical. Evaluer au plus juste le volume osseux disponible au niveau du site implantaire et sa visualisation optimale ainsi que l’étude quantitative et qualitative de l’os par une appréciation de la densité.

Et enfin l’étude de la proximité des structures anatomiques par des mesures de distance à épargner comme les nerfs et les sinus en vue de la pose d’implants.

La modélisation en 3D permet de simuler les emplacements des futurs implants virtuellement en choisissant la taille et la forme adéquates.

Figure 3 Planification implantaire numérique avec QuickVision 3D

L’imagerie sectionnelle donnée par le Cone beam est plus qu’un examen de choix en implantologie. C’est un examen obligatoire sauf au cas où le traitement implantaire est contesté par l’examen clinique et l’OPT.

C’est à la technique CBCT que l’on doit le développement de la chirurgie guidée statique et dynamique en facilitant l’exploitation des données anatomiques en 3D.

La chirurgie implantaire guidée consiste en la superposition de l’empreinte de la bouche du patient (Fichier .stl) et des données radiologiques issues du Cone beam (Fichier DICOM) par un logiciel dédié. Cela a permis d’optimiser la précision du geste chirurgical et donc réduire les échecs des traitements implantaires rencontrés en chirurgie conventionnelle et repousser les limites de l’implantologie orale.

Figure 4 Maching des fichier STL et DICOM avec le logiciel QuickVision 3D

Pour ce qui est du suivi thérapeutique, il est principalement clinique et radiologique 2D. Toutefois au moindre doute de complication (ostéo-intégration immédiate défectueuse, péri-implantite…) après la pose d’implant. Mais également à la suite d’un traitement pré-implantaire par greffes, ou de sinus-lift, le recours au CBCT n’est pas exclu.

En odontologie conservatrice et endodontie

Le Cone beam est particulièrement indiqué pour la recherche et la localisation d’un canal radiculaire supplémentaire, pour un bilan péri-apical pré-chirurgical notamment dans la région maxillaire postérieure ou à la mandibule au niveau de la région du foramen mentonnier.

Il est également intéressant dans les cas de traumatismes alvéolo-dentaires pour déterminer le type de fracture et établir le bilan d’une pathologie radiculaire. (fracture, résorption interne et externe, péri-apicale ou latéro-radiculaire …).

En chirurgie buccale notamment avant l’extraction des dents incluses et des dents de sagesse pour voir le rapport des racines avec le nerf alvéolaire inférieur.

En pathologie pour établir un bilan d’extension et les rapports des lésions kystiques et tumorales des os maxillaires.

ORL et Maxillo-faciale

Le Cone beam trouve aussi son indication en ORL et en Maxillo-faciale. Il permet principalement l’exploration des sinus de la face et des fosses nasales, la  navigation chirurgicale  avec  imagerie per-opératoire en chirurgie endoscopique du sinus, la réalisation d’un bilan des pathologies des ATM (articulations temporo-mandibulaires). Il est également indiqué dans l’exploration de l’oreille moyenne pour évaluer des pathologies ainsi que pour le suivi post-opératoire des implants auditifs.

Quelques recommandations

Le Cone beam est l’examen de première intention dans les pathologies inflammatoires et infectieuses des sinus de la face.

Le Cone beam est l’examen de troisième intention en imagerie dento-maxillaire (après le cliché intra-buccal et l’OPG).

Choix de l’appareil Cone beam

Le choix de l’appareil de radio Cone beam dépend du cahier des charges. En effet, il existe des appareils qui sont plus performants en implantologie, d’autres sont plus orientés vers le diagnostic en pathologie et chirurgie buccale ou encore en endodontie.

Conclusion

A mi-chemin entre le panoramique dentaire et le scanner, le CBCT est caractérisé par sa spécificité de perception des densités élevées en étant plus précis que l’OPT. Il est également doté d’une meilleure résolution spatiale que le TDM. Il offre la possibilité d’une reconstitution numérique 3D à moindre coût tout en étant moins invasif que le scanner,

Du fait de ses performances techniques et dosimétriques le Cone Beam a trouvé son application dans presque tous les domaines :

  • Odontostomatologie.
  • Parodontologie.
  • Chirurgie buccale.
  • Orthodontie.
  • Endodontie.

Il est actuellement prescrit à chaque fois que l’étude des tissus mous n’est pas requise et qu’une image 3D est indispensable. Il permet le diagnostic des lésions articulaires temporo-mandibulaires, osseuses kystiques et tumorales, des traumatismes et des infections mais sa faible résolution en densité ou en contraste limite son indication dans l’exploration des tissus mous.

Le Cone beam est reconnu actuellement comme le procédé d’imagerie sectionnelle de référence en odontostomatologie.

Toutefois, sa prescription ne doit pas être systématique car il doit plutôt être considéré comme un examen complémentaire de la radiologie standard 2D et de la clinique.