Diverses alternatives d’acquisition des données

L’empreinte optique est une technologie disponible pour réaliser l’acquisition des données bucco-dentaires de notre patient. Il existe d’autres alternatives que nous allons décrire : le scanner (ou tomodensitométrie) et le Cone Beam. Ces techniques utilisant le rayonnement X permettent de reconstituer suite à la segmentation du tissu anatomique souhaité, le volume anatomique dans sa globalité 3D. (42)

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6.2.1 Le scanner à rayons X

Ø Principe du scanner à rayons X

Appelé également tomodensitométrie, le scanner utilise le phénomène d’absorption des rayons X (RX) et un codage informatique. (43)

Le scanner est formé d’un tube de RX collimatés et en rotation continue autour de la structure à examiner, ainsi que d’un récepteur numérique (il diffère en fonction des modèles plus ou moins récents de scanner).

L’image scanner résulte de la mesure de la densité de coupes du corps humain, grâce à l’enregistrement de l’atténuation d’un faisceau de RX qui traverse ces coupes (44). La quantité de RX absorbée est proportionnelle à la densité des tissus présents dans la coupe. Au terme de la rotation, le calcul informatique affecte chaque volume élémentaire (appelé voxel) d’un coefficient numérique de densité (45). L’image obtenue est en niveaux de gris, en fonction de la radiodensité des structures anatomiques. Les niveaux de gris sont définis par l’échelle de Hounsfield : l’os cortical a la valeur de + 1000 (blanc), l’eau de 0 et l’air de – 1000 (noir).

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Par traitement d’image, l’outil informatique permet des reconstructions planes (2D) dans n’importe quelle orientation ainsi que des reconstructions volumiques (3D).

Le fichier généré est exporté au format standard DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). (47)

Depuis son invention, le scanner ne cesse d’évoluer. Le principe initial du scanner est le mode incrémental où le tube radiogène tourne selon un mouvement de translation et de rotation angulaire autour du patient placé en décubitus dorsal. Le lit sur lequel se trouve le patient se déplace longitudinalement d’une épaisseur de coupe, après chaque rotation.

Puis au début des années 1990 le scanner hélicoïdal se développe. A la différence de l’acquisition incrémentale du volume qui est discontinue et progressive, segment par segment, l’acquisition hélicoïdale est continue. Elle combine un déplacement longitudinal de la table sur laquelle est allongé le patient, à la rotation du tube RX. Les détecteurs sont disposés en arc de cercle sur une rangée. L’acquisition est de l’ordre de 1 seconde par coupe. (48)

Figure 13 : Scanner hélicoïdal avec détecteurs monobarrettes en arc de cercle. (44)

Le scanner multibarrettes apparu fin 1998 comporte lui plusieurs rangées de détecteurs ce qui le rend ultrarapide. Il permet d’obtenir des coupes encore plus fines et de grande qualité, une couverture anatomique encore plus grande ainsi qu’une réduction des artéfacts. C’est une technique surdimensionnée pour l’étage maxillo-facial. (49)

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Un scanner en protocole conventionnel délivre une dose en moyenne de 200mGy à 500mGy par arcade. (50)

Cette technique a l’avantage d’avoir un champ d’application large, et permet d’observer les tissus durs et les tissus mous.

Ø Qualité des images tomodensitométriques

La qualité des images tomodensitométriques dépend de 3 facteurs : - la résolution spatiale

- la résolution en densité (ou contraste) - la résolution temporelle

La résolution spatiale se définit comme la capacité que possède l’appareil à détecter les plus petits détails à haut contraste (c’est-à-dire qui ont une différence de densité élevée). Elle dépend de facteurs intrinsèques à l’appareil comme le nombre de détecteurs, la taille du foyer et la géométrie du système mais également de facteurs extrinsèques choisis par l’opérateur comme l’épaisseur de coupe et le champ d’exploration.

La résolution en densité exprime le plus petit écart de densité décelable par l’appareil. Elle est principalement affectée par le bruit de fond qui 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 grains sur l’image. Le bruit de fond est inversement proportionnel à la dose, c’est-à-dire à l’énergie des RX qui vont atteindre les détecteurs.

Plus la dose est élevée, meilleure est la résolution en densité. Si on veut réduire le bruit de moitié, il faut multiplier la dose par quatre. Cependant, cette action est limitée par l’irradiation du patient et l’échauffement du générateur à RX.

La résolution temporelle est la capacité du scanner à acquérir rapidement des données. La résolution temporelle s’améliore quand le temps de rotation du tube diminue et que la vitesse de rotation augmente. L’augmentation de la résolution temporelle permet de diminuer les artéfacts liés aux mouvements du patient. (44, 45)

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6.2.2 Le Cone Beam ou CBCT (Cone Beam Computed Tomography)

Le Cone Beam, appelé également tomographie volumique à faisceau conique en français, fait son apparition dans les années 2000, et est initialement utilisé pour les études pré- implantaires. Ses indications se sont aujourd’hui beaucoup élargies, permettant l’exploration de l’ensemble de la sphère dento-maxillo-faciale. (50)

Techniquement, le Cone Beam repose sur un générateur de RX, qui émet un faisceau de forme conique traversant l’objet à explorer avant d’être analysé par un récepteur numérique (51). Ce récepteur numérique est un capteur plan solidaire et aligné au tube de RX. Source et récepteur se déplacent de manière synchrone. Le rayon incident est ainsi toujours perpendiculaire au capteur. (52)

Figure 14 : Principe de fonctionnement du Cone Beam (à gauche) et du scanner (à droite) (52)

Cet ensemble réalise autour de la tête du sujet une seule rotation continue complète ou partielle (de 180 à 360°) pendant une émission de RX discontinue afin d’acquérir des données numériques selon différents angles (53, 54). Le tube radiogène s’active à chaque étape définie de la rotation que le capteur traduit en image conventionnelle 2D (comparable à un cliché dentaire numérisé de la technique conventionnelle). Au terme de la rotation, un nombre fini d’images est enregistré. (55, 56)

Les valeurs de densités sont celles de l’imagerie dentaire conventionnelle, elles ne concernent que les densités élevées ; il n’y a pas d’échelle de Hounsfield (57).

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Ces données sont ensuite transmises à un ordinateur pour reconstruction volumique (3D) à partir de l’ensemble des projections 2D. Il est également possible comme pour le scanner de réaliser des reconstructions planes (2D) dans n’importe quelle orientation à l’intérieur du volume (58).

Le fichier obtenu peut être exporté au format DICOM.

Cette technique d’acquisition a de nombreux avantages :

- C’est la technique la moins irradiante des méthodes d’imagerie sectorielle - Elle a une meilleure résolution spatiale que le scanner RX

- Elle cible les densités élevées : c’est la technique de référence en imagerie sectorielle dento-maxillo-faciale

Le défaut majeur de cette technique est une acquisition médiocre des tissus mous. (43, 46)