La photogrammétrie est une technique largement utilisée dans l’industrie, et en particulier dans l’univers de la topographie et de la cartographie. Elle permet de reconstruire des objets en 3D à partir d’images en 2D et les logiciels associés permettent de mesurer très précisément les distances entre ces objets. L’exactitude de l’empreinte optique pour la réalisation de prothèse complète implanto-portée n’est pas encore suffisante pour assurer la passivité d’une armature qui est indispensable pour limiter les complications mécaniques et biologiques. La photogrammétrie semble être un outil complémentaire intéressant pour contourner les incertitudes inhérentes à l’utilisation d’un scanner intra-oral (SIO).

EXIGENCES DE LA PROTHÈSE COMPLÈTE FIXE IMPLANTO-PORTÉE

Les dents naturelles ont une mobilité physiologique de 100 à 150 µm par l’intermédiaire du ligament desmodontal. Cette mobilité réduit les effets du stress lié à une infrastructure inadaptée. La prothèse scellée nécessite un espace d’environ 25 à 50 µm pour le ciment de scellement, ce qui va aussi diminuer les contraintes sur les composants.

À l’inverse, une prothèse complète transvissée n’a aucune capacité d’absorption des contraintes. Elle va être connectée à de multiples implants ayant des angulations différentes avec très de peu de capacité de mouvement : 3 à 5 µm dans le sens axial et 10 à 50 µm en latéral correspondant à la flexibilité de l’os [¹]. Ainsi, la parfaite adaptation de l’infrastructure sur les implants ou les piliers est indispensable. Les tensions causées par une mauvaise adaptation de l’infrastructure vont être directement transmises aux implants et à l’os péri-implantaire. Celles-ci vont augmenter lors de la mise en fonction. La répartition homogène des forces sur l’ensemble de l’infrastructure semble fondamentale pour espérer un bon pronostic à long terme des restaurations. Un défaut d’ajustement de l’infrastructure sur les piliers peut créer des tensions incontrôlées, amenant à des complications biologiques et mécaniques, telles que des pertes osseuses, un dévissage ou une fracture des composants, et allant jusqu’à la perte des implants (^{figure 1}).

Les complications mécaniques les plus fréquentes sont la fracture de vis (taux de complications de 10 % à 5 ans et de 21 % à 10 ans) et la fracture du matériau cosmétique (33 % à 5 ans et 67 % à 10 ans) [²].

D’un point de vue biologique, l’écart entre l’infrastructure et le pilier devrait être inférieur à la taille d’une bactérie, soit inférieur à 2 µm, mais il est impossible d’obtenir ces valeurs d’un point de vue technique.

L’objectif est alors d’obtenir une adaptation passive de l’armature. Diff érentes opinions existent sur la définition de cette passivité. Un ajustement passif parfait est obtenu lorsque les surfaces des plateformes implantaires ou des piliers sont en adaptation parfaite avec l’intrados de l’infrastructure sans contrainte après le serrage de toutes les vis.

Une revue systématique de la littérature de Katsoulis et al. publiée en 2017 [³] propose de qualifier cette adaptation en fonction de la taille de l’interface entre l’infrastructure et l’implant ou le pilier (^{tableau 1}) et fait correspondre la validation clinique en fonction du nombre d’implants reliés.

Les méthodes de validation in situ de la passivité d’une armature sont variées mais aucune ne fait référence. C’est l’association de divers tests qui permet de confirmer la bonne adaptation de l’armature [⁴].

Elle peut être validée sur le modèle. Cependant, il faut prendre en compte la déformation inéluctable du modèle qu’il soit issu d’un flux de travail conventionnel (modèle en plâtre issu d’une empreinte traditionnelle) ou de façon numérique (modèle imprimé à partir d’une empreinte optique).

Une clé de validation en plâtre est fréquemment utilisée. Elle est réalisée sur le modèle issu d’une empreinte conventionnelle. Des cylindres provisoires sont solidarisés avec du plâtre pour former une poutre (^{figures 2} et ³). D’après l’étude in vitro réalisée par Manzella et al. en 2016 [⁵], elle permettrait de déterminer une adaptation inférieure à 150 µm dans le sens horizontal et à 50 µm dans le sens vertical ainsi qu’une déviation inférieure à 1 degré. Cependant, de nombreux paramètres sont à prendre en compte : le type de plâtre utilisé ainsi que les dimensions précises en hauteur et en largeur de la poutre. Il n’existe pas de recommandations spécifiques sur les caractéristiques indispensables pour la réalisation de cette clé. Si elle casse, cela peut être causé par une insuffisance d’épaisseur et pas forcément par un manque d’adaptation. Et, au contraire, elle peut ne pas casser car elle est trop épaisse alors que l’adaptation est mauvaise.

Les méthodes de validation clinique présentent des contraintes. La visualisation d’un défaut d’adaptation ne peut se faire que si la jonction de l’infrastructure avec le pilier se situe en supra-gingival. À l’œil nu, à une distance de 25 cm, 2 points peuvent être distingués au-dessus de 100 µm de distance. Avec des loupes à grossissement × 2, la sensibilité peut atteindre 50 µm.

Dans la plupart des situations, la jonction se situe en sous-gingival et ne peut donc être validée visuellement. Une validation tactile peut être réalisée avec l’extrémité d’une sonde d’exploration permettant de discriminer des écarts de plus de 100 µm.

Le test de Sheffield ou test de la vis unique peut être utilisé (^{figure 1}) : l’infrastructure est positionnée puis vissée au torque final sur la vis la plus distale. Si l’armature reste adaptée sur les autres piliers, l’armature est validée. Ce test permet de détecter uniquement les écarts dans le sens vertical et non ceux dans le sens horizontal [⁶, ⁷].

Le test de résistance au vissage peut aussi être utilisé mais il est subjectif.

Enfin, une validation radiographique permet de visualiser la bonne adaptation de l’infrastructure (^{figure 4}). Elle est valable uniquement avec une radiographie rétro-alvéolaire réalisée avec un angulateur et permet de visualiser une adaptation à 50 µm [⁸]. En effet, une angulation de plus de 10 degrés entraîne une déformation de l’image et une mauvaise interprétation de l’interface. Le CBCT présente une précision de diagnostic moins élevée que la radiographie rétro-alvéolaire [⁹]. Quant à la radiographie panoramique, une imagerie par nature déformée, elle ne peut en aucun cas valider l’adaptation.

Le degré de tolérance de cette passivité est aussi fonction du type de restauration et du matériau. Ainsi, une infrastructure en zircone vissée directement sur les piliers nécessitera une adaptation plus précise et inférieure à 50 µm. À l’inverse, l’utilisation de bases en titane permettant de faire le lien entre l’infrastructure usinée et les piliers prothétiques permettra d’augmenter la tolérance d’un défaut d’adaptation. Cependant, l’utilisation de bases en titane comporte des inconvénients : qualité du collage entre le titane et les différents matériaux de l’infrastructure, variabilité du collage selon la surface développée de la base en titane (hauteur, texture), évolution du joint de colle dans le temps.

Enfin, un défaut d’adaptation peut être lié au matériau lui-même et à la fiabilité du système d’usinage utilisé. Par exemple, l’étape de sintérisation de la zircone peut engendrer une déformation de l’armature.

Il est donc admis que l’objectif à atteindre pour la prothèse plurale implanto-portée est la passivité de l’armature correspondant à un défaut d’adaptation inférieur à 100-150 µm. Il est donc nécessaire d’obtenir un modèle physique ou virtuel avec un minimum de déformation.

LIMITES DE L’EMPREINTE OPTIQUE

L’utilisation de l’empreinte optique en prothèse implantaire est validée pour les restaurations de petites étendues [¹⁰-¹³]. En revanche, selon plusieurs études [¹⁴, ¹⁵] et revues de littérature [¹⁶, ¹⁷], l’empreinte optique ne semble pas suffisamment précise pour les restaurations plurales fixes implanto-portées.

Trois notions fondamentales sont importantes à définir : la justesse, la fidélité et l’exactitude (norme ISO 5725-1) (^{figure 5}) :

• la justesse (trueness) correspond à l’écart entre la moyenne et la valeur vraie ;

• la fidélité (precision) est la répartition des valeurs individuelles autour de la moyenne : elle décrit la reproductibilité d’une mesure ;

• l’exactitude (accuracy) est l’association de la justesse et de la fidélité.

Pour répondre au cahier des charges de l’adaptation passive d’une armature complète, il est indispensable que l’empreinte optique soit juste et fidèle.

L’étude publiée par Mangano et al. en 2019 [¹⁴] montre que la justesse de l’empreinte peut être influencée par le type de scanner intra-oral utilisé. De plus, elle montre que la plupart des SIO présentent des déviations moyennes inférieures à 100 µm. L’étude randomisée in vitro publiée en 2020 par Arcuri et al. [¹⁸] trouve des déviations linéaires moyennes de l’empreinte optique inférieures à 15 µm selon l’axe Y, inférieures à 30 µm selon l’axe X et inférieures à 35 µm selon l’axe Z. La déviation angulaire moyenne est de 0,7053 degré. Cependant, les déviations extrêmes mesurées sont de - 520,5 µm et + 369,4 µm selon l’axe Y, - 128,4 µm et + 299,2 µm selon l’axe X, - 151,9 µm et + 120 µm selon l’axe Z ; déviation angulaire entre 0,1447 et 1,7125 degré. Ces valeurs sont bien loin des 100 à 150 µm de déviation linéaire et 1 degré de déviation angulaire nécessaires à la passivité de l’armature. Cette étude montre que l’empreinte optique est juste mais qu’elle n’est pas suffisamment fidèle pour son utilisation en prothèse complète fixe.

Le scanner intra-oral n’est pas l’unique facteur pouvant influencer l’exactitude d’une empreinte optique. D’autres facteurs sont importants à prendre en compte [¹⁴] :

• l’opérateur (expérience, stratégie de numérisation) [¹⁹, ²⁰] ;

• la topographie des implants (nombre, distance entre les implants, inclinaison) [²⁰, ²¹] ;

• l’environnement lors de la prise d’empreinte (lumière, température) [²²] ;

• le scanbody utilisé (forme, matériau, tolérance, position) [¹⁸, ³³] ;

• la congruence des images du corps de scannage (scanbody) : maillage (mesh) vs fichier de la bibliothèque [²⁴].

La dernière étape de ce flux de travail semble particulièrement sensible : la conversion de l’image en fichier numérique (le mesh) et sa superposition avec le fichier de la bibliothèque du logiciel de CFAO.

Le scanner intra-oral (SIO) va enregistrer un nuage de points. Ces informations sont transmises au logiciel qui va reconstruire une enveloppe composée de facettes triangulaires : le mesh (^{figure 6}). Cette conversion en mesh permet une exploitation plus rapide des données tridimensionnelles mais comporte de façon inhérente une approximation ; celle-ci sera minimisée par les algorithmes propres au logiciel. Cette modélisation sera enregistrée sous un format STL.

Lorsque le fichier STL de l’empreinte optique sera importé dans le logiciel de CFAO, l’image de chaque scanbody devra être substituée par le fichier présent dans la bibliothèque numérique correspondante. Cette bibliothèque permet de faire le lien entre le scanbody et les différentes pièces prothétiques : analogues, piliers, vis. Un modèle hybride va donc être obtenu.

Cet alignement entre le fichier STL du scanbody et celui de la bibliothèque se fait généralement par la détermination d’un ensemble de points et un algorithme spécifique au logiciel de CFAO (Best-Fit) (^{figures 7} et ⁸). Cet alignement est également une source non négligeable d’erreur [²⁵, ²⁶].

De ce fait, les inconvénients inhérents à la technologie et au flux de travail de l’empreinte optique semblent pour l’instant incompatibles avec les exigences prothétiques imposées en prothèse fixe complète implanto-portée.

APPORT DE LA STÉRÉOPHOTOGRAMMÉTRIE

La photogrammétrie est une technique permettant de déterminer les caractéristiques géométriques d’objets ainsi que leur orientation spatiale par la capture d’un ensemble de photographies selon un protocole spécifique. Cette technologie a de nombreux domaines d’applications : la topographie, la cartographie, l’architecture, l’archéologie. Elle est utilisée par exemple par Google Maps pour créer des images 3D. Le développement des outils informatiques et des logiciels de stéréophotogrammétrie (SPG) permet de prendre en compte certaines aberrations optiques de la caméra et de réaliser des corrélations entre images plus performantes ouvrant le champ d’application à la mesure 3D.

La photogrammétrie a été introduite dans le domaine de l’implantologie par Lie et Jemt en 1994 [²⁷] pour analyser la distorsion des armatures sur implants. Puis elle a été utilisée dans plusieurs études in vitro pour mesurer l’ajustement des infrastructures sur implants [²⁸-³⁰]. Jemt, dans son étude menée en laboratoire publiée en 1995 [³¹], montre que la précision de la mesure du positionnement du centre d’un implant avec un système de photogrammétrie est d’environ 12 µm.

Deux systèmes de SPG pour une application clinique en implantologie ont vu le jour en 2013 : l’iCam 4D (^{figure 9}) et le PiC Dental (^{figure 10}). Ils sont munis de plusieurs caméras : 2 pour le système PiC Dental et 4 pour l’iCam 4D. Pour déterminer le positionnement tridimensionnel des implants, ces systèmes utilisent des pièces drapeaux qui sont les équivalents des scanbodies de l’empreinte optique et sont appelées iCamBodies (^{figure 11}) pour l’iCam 4D et PiC Transfers (^{figure 12}) pour le PiC Dental. Ces pièces présentent chacune des cibles et sont parfaitement calibrées. Ces scanbodies spécifiques sont vissés directement sur les piliers coniques transmuqueux. Les systèmes de SPG ne vont relever que la position dans l’espace des drapeaux. Ils ne permettent d’enregistrer ni les tissus mous et profils d’émergence, ni la relation intermaxillaire. Une empreinte optique « traditionnelle » reste donc nécessaire.

Les étapes du flux numérique utilisant la SPG sont les suivantes :

• réalisation d’une empreinte optique de l’arcade avec vis de cicatrisation ou scanbodies traditionnels (^{figures 13} à ¹⁶) ;

• mise en place des drapeaux et enregistrement par la caméra de SPG (^{figures 17} à ²¹) (vidéo 1) : le logiciel produira des scanbodies virtuels ;

• importation des fichiers STL issus de l’empreinte optique sur le logiciel de SPG et alignement avec les scanbodies virtuels (^{figures 22} à ²⁸) ;

• calcul de la déviation entre l’empreinte optique et l’enregistrement de SPG (^{figures 29} et ³⁰) ;

• export d’un fichier STL et de fichiers de positionnement d’implants, ayant tous les mêmes repères dans l’espace ;

• importation de ces fichiers dans le logiciel de CFAO et modélisation prothétique (^{figures 31} et ³²).

Avant chaque enregistrement, l’appareil est calibré avec une cible spécifique garantissant l’exactitude des mesures. La caméra réalise ensuite un ensemble de photographies et capture l’image des différentes cibles sur les drapeaux (vidéo 1). Les algorithmes spécifiques du logiciel vont permettre de situer précisément les drapeaux dans l’espace (^{figures 20} et ²¹). Un module d’alignement substitue les images des scanbodies du fichier STL de l’empreinte optique par le fichier de la bibliothèque du scanbody (^{figures 24} à ²⁸). Un modèle hybride généré est importé dans le logiciel de CFAO. Le prothésiste va alors réaliser les modélisations des futures prothèses (^{figures 33} et ³⁴). Des maquettes peuvent être imprimées (^{figures 35} à ³⁸) (vidéo 2) pour valider l’esthétique et la fonction (^{figures 39} et ⁴⁰), et pour nous donner une idée de l’adaptation (figure 41). La validation de l’adaptation se fera par l’association des différents tests : visuel, radiographique et du vissage (test de Sheffield) avec l’infrastructure prothétique.

La SPG ne se substitue pas à l’empreinte optique : elle lui est complémentaire et en comble les lacunes. Elle enregistre très précisément le positionnement dans l’espace des implants entre eux. Par ailleurs, l’acquisition en SPG est moins praticien-dépendante que l’empreinte optique.

Dans la littérature, nous avons retrouvé uniquement 2 études :

• une étude clinique contrôlée pilote de Peñarrocha-Diago et al. publiée en 2017 [³²] montrant des résultats encourageants sur une série de 18 arcades ;

• une étude in vitro de Revilla-León et al. publiée en 2020 [³³] comparant la précision de l’empreinte optique conventionnelle, celle de l’empreinte optique et celle de la SPG dans les situations de réhabilitations complètes. Les résultats montrent une plus grande précision de l’empreinte conventionnelle. L’empreinte optique est assez proche de l’empreinte conventionnelle. Par contre, la PGM montre des déviations importantes. Les résultats de cette étude sont à interpréter avec précaution car la méthodologie est perfectible, principalement dans la technique de mesure de la déviation rendant très critiquables les résultats obtenus.

De nombreux rapports de cas ont été publiés [³⁴-⁴⁰] permettant de comprendre l’environnement technique de l’utilisation de la SPG en clinique et d’observer une grande fiabilité de l’utilisation de cette technologie.

CONCLUSION

L’intégration de la stéréophotogrammétrie dans le digital workflow de la restauration prothétique fixe de l’édenté complet était le chaînon manquant. Son utilisation est complémentaire à celle de l’empreinte optique et semble indispensable pour garantir une adaptation passive de l’armature. L’évolution des technologies et des connaissances concernant les scanners intra-oraux, les scanbodies, les algorithmes des logiciels de CFAO et l’intelligence artificielle permettra certainement d’en améliorer encore la fidélité et la justesse. La simplicité d’utilisation et la fiabilité de la SPG participeront à sa démocratisation pour la réhabilitation fixe complète implanto-portée. Cependant, des études complémentaires à haut niveau de preuve sont nécessaires pour confirmer la précision d’enregistrement du positionnement des implants avec cette technique.

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Remerciements

Remerciements à Francesco Zammillo et Olivier Boujenah de Design4Me ainsi qu’à Jean-François Barret et Romain Barret du Laboratoire Barret à Paris.

Liens d’intérêts

Marc Baranes déclare des liens d’intérêts avec Straumann Group en tant qu’expert digital. Jérôme Lipowicz déclare des liens d’intérêts avec Carestream Dental, Swissmeda, Dentsply Sirona, Megagen, Osstell et W&H en tant que consultant. Les auteurs déclarent que le contenu de cet article ne présente aucun conflit d’intérêt