Caractéristiques des CBCT

1.1.2.1. Principe fonctionnement et caractéristiques techniques

Les appareils à tomodensitométrie (TDM) en imagerie médicale utilisent un faisceau de rayons X étroit en forme d’éventail ainsi qu’une série de capteurs pour faire l’acquisition coupe par coupe des images de l’examen (Boyer et al. 2003) (figure II.1A). Le CBCT quant à lui, travaille non plus avec un faisceau de rayons X mince, mais avec un faisceau ouvert, conique, qui permet en une seule révolution de balayer l’ensemble du volume à radiographier (Kau et al. 2005, Pin et

al. 2013) (Figure II.1B). Dans la technique du CBCT, la source de rayons X et le capteur se

déplacent de manière synchronisée autour du patient qui est habituellement assis. Les images ainsi obtenues doivent ensuite être traitées à l’aide d’un logiciel utilisant un algorithme sophistiqué pour générer un volume tridimensionnel.

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Figure II. 1 : Représentation schématique de la technique d’acquisition de l’image avec un appareil à TDM (A) et avec un CBCT (B). (Adaptée de Kau et al. 2005).

 Champ d’exploration ou champ de vue

Les appareils à CBCT permettent de modifier la taille du volume d’acquisition selon la région d’intérêt (champs 4×4, 6×6, 8×8, etc.). Les CBCT pour bilan orthodontique utilisés dans ce travail exigent les champs les plus grands (jusqu’à 16×16).

 Dose de radiation

La dose délivrée par les appareils CBCT est inférieure à celle du scanner mais demeure significativement plus élevée que celle de la radiographie dentaire conventionnelle, panoramique et intra-orale (HAS 2009). Selon les statistiques, un examen par CBCT du complexe maxillo-facial entraîne une dose effective variant entre 40 à 60 μSv selon l’appareil et le protocole utilisés, mais peut atteindre une dose de 400 μSv pour certains appareils (Ludlow 2006). Pour un examen similaire effectué en TDM traditionnelle, la dose effective est de l’ordre de 400 à 600 μSv (Mah et Hatcher 2004, Silva et al 2008) pour un protocole à faible dose, et de 1000 à 2500 μSv dans la majorité des cas (Cohnen et al. 2002, Hashimoto 2003, Schulze 2004, Cha et al. 2007, Roberts et al. 2009).

 Contrastes et artéfacts

Un avantage des CBCT par rapport aux TDM est de minimiser les artéfacts en présence d'éléments métalliques dans le champ du faisceau (Holberg et al 2005, Scarfe et al 2006, Boeddinghaus et Whyte 2008, White 2008).

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Le temps réduit d’acquisition de l'examen (20 à 40 secondes) est plus confortable pour le patient et limite les artéfacts dus à ses mouvements durant l'examen (Kau et al. 2005, McNamara 2006, Scarfe et al. 2006).

Le CBCT permet une bonne évaluation des tissus durs (os, dents), mais une visualisation des tissus mous assez pauvre puisque le rapport de contraste pour les éléments de faible densité n’est pas très élevé. Notre étude s'intéressant aux tissus durs, à l'os hyoïde et l'ensemble des structures osseuses faciales ainsi qu’aux VAS qui sont bien différenciées par leur densité de zéro, ce défaut du CBCT ne pose pas de problème particulier.

1.1.2.2. Résolution d'image et interaction avec les données

En imagerie tridimensionnelle, les données fournies par l’examen sont composées d’unités de volume dénommées « voxel » (volume élémentaire).

En tomodensitométrie médicale, les voxels sont anisotropes, ce sont des prismes rectangulaires dont les dimensions sont inégales dans les trois plans d'espace. Ainsi, la résolution des images obtenues par reconstruction tridimensionnelle n’est bonne qu’en incidence axiale.

Le volume élémentaire d’un examen CBCT est caractérisé par son aspect «isotrope». Les voxels sont cubiques et présentent les mêmes dimensions dans les trois plans de l’espace, ce qui procure une excellente résolution et une grande précision des mesures dans toutes les incidences. A titre de comparaison il faut mentionner que :

- la taille des voxels des examens TDM est généralement de 0,625 mm dans le plan d’acquisition de l’image et de 1-2 mm dans les autres plans ; ces voxels peuvent être calibrés plus petits (0,25mm voire moins) et isotropes, mais plus la résolution est fine, plus la radiation augmente considérablement ;

- la taille des voxels d'un examen CBCT mesure de 0,125 à 0,4 mm en fonction des appareils et des protocoles utilisés.

Ces informations de taille des voxels sont liées aux fichiers DICOM et consultables avec la plupart des logiciels de visualisation d’imagerie médicale.

Le CBCT offre une variété de reconstructions planes ou courbes, en orientation coronale, sagittale, oblique, panoramique ainsi que des reconstructions tridimensionnelles (Fig II.2). De plus, toute image de coupe peut être « épaissie » en augmentant le nombre de voxels adjacents inclus dans la coupe. Ce mode peut simuler une radiographie céphalométrique latérale en fixant l’épaisseur d’une coupe sagittale à 130-150 mm ou simuler une radiographie panoramique. Dans notre travail, à côté de la reconstruction tridimensionnelle, nous utilisons également ce type de reconstruction pour générer des radiographies céphalométriques de face et de profil pour les mesures de typologie faciale et de position de l'os hyoïde.

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Figure II. 2 : Reconstructions multiplanaires avec projection d’intensité maximale 1.1.2.3. Précision des mesures tridimensionnelles en CBCT

La précision et la reproductibilité des mesures prises à partir de volumes sont élevées. L'étude d’Adams et al. (2004) montre que les mesures en 3D sont 4 à 5 fois plus proches des mesures réelles que celles obtenues par la technique bidimensionnelle de téléradiographie céphalométrique. L’amélioration du positionnement des points de repère grâce à la possibilité de réorienter les objets pour obtenir une vue idéale explique pourquoi les mesures 3D sont plus précises (Lou et al. 2007, Ballrick et al. 2008, Periago et al. 2008, Stratemann et al. 2008, Brown

et al. 2009, Oz et al. 2011, Lascala et al. 2015).

La précision des mesures 3D sur les reconstructions 3D sur CBCT a été évaluée et jugée élevée. L'étude de Lagravère et al. 2008 confirme l'absence de différence significative entre les mesures 3D sur CBCT et celles de référence dites "gold standard" effectuées avec un digitaliseur 3D. Selon une étude de Loubele et al. (2008), la précision des mesures linéaires sur tissus durs obtenues par CBCT est de 0,09 mm, comparativement à une précision de 0,30 mm pour les mêmes mesures obtenues par tomodensitométrie traditionnelle. Pourtant, il faut noter qu'avec les scans CBCT, le type de tissu évalué influence la précision des mesures (Ballrick et al. 2004, Lou

et al. 2007, Loubele et al. 2008, Suomalainen et al. 2008).