Post-traitement des µCT

An d'identier et de quantier le tissu osseux au sein et autour des implants, il est nécessaire de post-traiter les µCT des hémimandibules. Les logiciels utilisés pour ce post- traiment sont les logiciels de segmentation Mimics 15.01 (Materialise, Leuven, Belgique) et de CAO 3-Matic 7.01 (Materialise, Leuven, Belgique).

Dans cette sous section, une première méthode globale est présentée. Elle est ensuite améliorée an de prendre en compte les artefacts dûs au titane. Tout comme les paramètres d'acquisition, an de pouvoir comparer les résultats des diérents implants la méthode est restée identique pour tous les post-traitements.

3.2.1 Méthode simple

Pour obtenir le volume d'os néo-formé au sein et autour des implants une première méthode de pots-traitement des µCT a été développée (Figure II.28).

Figure II.28. Méthode de post-traitment des µCT scan.

Cette méthode est composée de 3 étapes clés : la segmentation, l'obtention des volumes d'intérêt et l'obtention du volume du tissu osseux créé au sein et autour de l'implant.

● La segmentation

Dans un premier temps, an d'identier le tissu osseux, le titane, et le champ global d'acquisition une segmentation des µCT est réalisée (Figure II.29). Ainsi, l'os et le titane sont segmentés en sélectionnant les pixels de niveau de gris allant respectivement de 3870 à 24300 et de 22490 à 32760. Quant aux seuils du champ d'acquisition, ils correspondent aux extrêmes de gris an d'inclure toute la fenêtre d'acquisition.

Les seuils relatifs à l'os ont été déterminés par analyses visuelles sur une partie saine d'os cortical à proximité de l'implant. Quant aux seuils relatifs à l'implant, ils ont été déterminés par analyses visuelles sur un implant vide. Trois masques correspondant au tissu osseux, au titane et au champ d'acquisition sont alors obtenus.

3. MICROTOMOGRAPHIE À RAYONS X

Figure II.29. Segmentation des µCT : a) tissu osseux, b) titane et c) fenêtre d'acquisition.

● L'obtention des volumes d'intérêts

Cette étape permet de dénir 6 volumes d'intérêts : i) le volume de l'implant divisé en 3 sous-volumes, ii) un volume au centre de l'implant et iii) le volume total de la perte de substance osseuse.

L'implant et la fenêtre d'acquisition sont reconstruits en 3D à partir de leur masque, puis importés dans le logiciel 3-Matic. Les pattes de l'implant et la fenêtre sont coupées par deux plans passant par les interfaces distale et proximale de l'implant (Figure II.30a). Puis, les parties coupées en amont et en aval de ces deux plans sont supprimées. Il en est de même pour la poutre des implants exibles. En eet, la partie de la poutre extérieure au corps de l'implant est coupée par un plan tangent au corps cylindrique de l'implant puis supprimée (Figure II.30c).

L'enveloppe externe de l'implant est ensuite créée. On obtient alors le volume de l'implant délimité par son enveloppe externe et le volume total de la perte de substance osseuse (Figure II.30b et d).

Enn, l'enveloppe de l'implant est divisée en 3 parties suivant sa longueur par 2 plans parallèles espacés de 6 mm (Figure II.30e). Un cylindre de rayon 3 mm suivant l'axe d'inertie de l'enveloppe de l'implant est également créé (Figure II.30f).

Figure II.30. Obtention des volumes d'intérêt sous 3-Matic : a) le scaold et les deux plans passant par ses interfaces distale et proximale, b) le scaold et la fenêtre d'acquisition sectionnées par les deux plans, c) le scaold avec un plan tangeant au corps de l'implant, d) l'enveloppe externe de l'implant, e) l'enveloppe externe de l'implant divisée en 3 sous volumes et f) le cylindre de rayon 3 mm au centre le l'implant.

● L'obtention du volume du tissu osseux créé au sein et autour de l'implant Les 6 objets correspondant au volume de l'implant divisé en 3 sous volumes, au cylindre central et au volume total de la perte de substance osseuse sont importés dans le logiciel Mimics et 6 masques sont créés à partir de ces objets (Figure II.31).

Figure II.31. Masques correspondant au volume de l'implant divisé en 3 (a), au volume total de la perte de substance osseuse (b) et au volume au centre de l'implant (c).

Ensuite, une opération booléenne de soustraction est eectuée entre le volume de l'implant et l'implant lui même an d'obtenir le volume libre dans l'implant (le volume des pores pour le scaold, Figure II.32a). Puis, des opérations booléennes d'intersection sont eectuées entre le masque du tissu osseux et celui qui vient d'être créé correspondant au volume libre de l'implant et entre le masque du tissu osseux et celui du volume total de la perte de substance osseuse. A partir de ces intersections, il est alors possible d'évaluer le volume du tissu osseux créé au sein de l'implant contrôle et au sein des pores du scaold (Figure II.32b) mais aussi le volume total du tissu osseux créé au sein de la perte de substance osseuse (Figure II.32c). Les mêmes types d'opérations sont eectuées an d'obtenir le volume de tissu osseux au centre de l'implant (délimité par le cylindre) et les volumes de tissu osseux créé dans la partie proximale, centrale et distale de l'implant. Ces diérents volumes permettront de mieux comprendre la répartition du tissu osseux dans l'implant.

Figure II.32. a) Volume libre dans l'implant divisé en 3 sous volumes, b) volume du tissu osseux au sein de l'implant divisé en 3 volumes, c) volume total du tissu osseux créé au sein de la perte de substance osseuse, d) volume libre au centre de l'implant et e) volume du tissu osseux au centre de l'implant.

Pour la suite, nous noterons le volume du tissu osseux créé au sein de l'implant BV (pour Bone Volume), le volume du tissu osseux créé au sein de la perte de substance TBV (pour Total Bone Volume) et le volume libre dans l'implant TV (pour Total Volume). Pour les BV

3. MICROTOMOGRAPHIE À RAYONS X

et TV, les indices p, c, d correspondront aux régions proximale, centrale et distale de l'implant et l'indice m à la région cylindrique au milieu de l'implant.

3.2.2 Prise en compte des artefacts

La méthode qui vient d'être décrite ne prend pas en compte les artefacts liés au titane. En eet, on peut observer tout autour du titane un halo lumineux et de part les seuils de gris imposés, cet halo peut être considéré comme du tissu osseux minéralisé (Figure II.33a). Ainsi, lorsque l'on scanne un scaold vide, le ratio BV/TV est de 29% (Tableau II.8).

Figure II.33. a) Halo considéré comme du tissu osseux minéralisé (vert), b) masque du titane (rose) dilaté de 3 pixels.

Une étape intermédiaire permettant de supprimer cet artefact a alors été introduite (Figure II.34). Cette étape consiste à dilater le masque du titane à l'aide d'une opération morpho- logique an de supprimer et d'éviter de confondre le halo lumineux avec de l'os minéralisé. Suite à l'analyse de plusieurs coupes de diérents implants, nous avons pu dénir la dilatation nécessaire an que le masque du titane dilaté inclut le halo sans toutefois le dépasser (Figure II.33b).

Figure II.34. Méthode de post-traitment des µCT scan prenant en compte les artefacts dûs au titane.

le pourcentage de tissus minéralisés au sein d'un scaold vide chute à 7% (Tableau II.8).

Table II.8. Valeur de BV, TV et BV/TV au sein d'un scaold et d'un implant contrôle vide pour des dilatations du masque du titane allant de 1 à 4 pixels.

Scaold Implant contrôle

Dilatation de l'implant (pixel) (mmBV3_{) (mm}TV3₎ BV T V BV (mm3_{) (mm}TV3₎ BV T V 0 390.7 1321.6 0.29 141.1 1550.3 0.091 1 263.9 1194.9 0.22 88.9 1498.2 0.059 2 142.8 1070.3 0.13 39.6 1446.5 0.28 3 (Figure II.35a) 66.6 952.8 0.07 14.1 1404.5 0.01 4 (Figure II.35b) 44.8 843.9 0.053 5 1371.5 0.0036

On remarque d'ailleurs que le BV/TV au sein du scaold entre 2 et 3 pixels de dilatation diminue de 6.3% alors qu'il ne diminue que de 1.7 % entre 3 et 4 pixels. Cela nous conforte dans l'idée que le halo a une épaisseur de près de 3 pixels et que pour une dilatation au delà on risquerait de rogner le tissu osseux minéralisé (Figure II.35).

Figure II.35. Dilatation du masque du titane (rouge) : a) 3 pixels et b) 4 pixels. Le masque du tissu osseux est en vert.

Finalement, la méthode de post-traitement reste quasiment identique. Seule une opération booléenne de soustraction entre le masque du tissu osseux et celui du titane dilaté (Figure II.34) est eectuée an de supprimer le halo lumineux du masque du tissu osseux. Les étapes suivantes sont les mêmes que pour la première méthode.