Les scanners intra-oraux (SIO) changent le monde de la prothèse implantaire [¹, ²]. Les SIO utilisent une lumière structurée et/ou un laser pour capturer des images séquentielles des arcades dentaires du patient, permettant une reconstruction tridimensionnelle (3D) de leur surface à l’aide d’un logiciel de reconstruction performant. Ces applications logicielles génèrent des nuages de points qui sont triangulés pour donner des reconstructions de surface (mesh), c’est-à-dire des modèles virtuels des arcades dentaires du patient [², ³].

Puisqu’il n’est pas possible d’utiliser des machines avec une précision certifiée comme des MMT (machines à mesurer tridimensionnelle), des bras articulés ou des scanners industriels dans la bouche du patient, et qu’il n’est pas possible de disposer d’un fichier de référence certifié, mesurer la justesse des empreintes optiques obtenues avec un SIO in vivo est difficile [², ⁴, ⁵]. Certains auteurs ont récemment tenté d’introduire des index [⁶, ⁷] ou des formes géométriques de dimensions connues (aides de mesure personnalisées) [⁸, ⁹] dans la bouche pour évaluer les distorsions affectant l’empreinte optique in vivo, mais la grande majorité des études sur la justesse des SIO ont été réalisées in vitro sur des modèles en plâtre [¹⁰-¹⁵].

Parmi ces études in vitro, beaucoup ont utilisé une méthode mesh/mesh, superposant directement les meshes (modèles virtuels) dérivés d’empreinte optique intra-orale avec différents SIO sur un mesh de référence obtenu avec un scanner industriel ou de bureau certifié [¹⁰-¹³]. Bien que cette approche soit intuitive et immédiate, et qu’elle fournisse des informations fiables sur la justesse globale d’une numérisation, elle présente des limites. Tout d’abord, on utilise des meshes qui sont des reconstructions de surface et donc des approximations géométriques du modèle numérisé, sur lesquelles il est impossible d’effectuer des calculs de distance fiables entre les différents scanbodies (SB), c’est-à-dire les transferts numériques de la position des implants. De plus, cette approche ne reproduit pas vraiment ce qu’il se passe dans les premières étapes de la modélisation de la prothèse par CAO. En prothèse implantaire, la première étape de CAO consiste à remplacer le mesh (qui est une reconstitution de surface et donc une approximation géométrique) du SB par le fichier de la bibliothèque de SB correspondant, disponible dans la bibliothèque d’implants du fabricant [¹, ¹⁴-¹⁶]. Ce fichier de la bibliothèque, bien que sauvegardé dans le même format STL, n’est pas le résultat d’une acquisition 3D (et donc d’une reconstruction de surface avec une approximation géométrique, comme un mesh) : c’est un fichier géométriquement parfait ou un fichier non nurbs, conçu à l’origine par CAO, et lié à tous les autres composants de la bibliothèque d’implants (bases de liaison de différentes hauteurs et différents diamètres) sur lequel le prothésiste dentaire modélise directement le pilier individuel ou la restauration [¹⁴-¹⁶]. Pour cette raison, étudier la précision d’une numérisation intra-orale après avoir remplacé chacun des SB dans le mesh par le fichier de la bibliothèque correspondant, puis superposer deux fichiers nurbs (la position des SB dans l’espace obtenu avec le scanner de référence et avec les SIO, respectivement), peut être important pour obtenir des informations plus fiables sur la justesse globale et pour calculer les distances exactes entre les SB avec un logiciel de calcul tridimensionnel (3D), après avoir identifié automatiquement leurs centroïdes. Cette approche nécessite un travail important et des centaines de superpositions, mais elle est probablement la plus appropriée pour identifier la justesse globale et locale (distances entre les SB) d’un SIO, vu que les distances entre les SB ne peuvent pas être correctement calculées sur un mesh [¹⁵-¹⁷].

Le but de cette étude in vitro était donc d’évaluer et de comparer la justesse globale de 12 SIO différents, en utilisant deux méthodes d’investigation différentes (mesh/mesh et superposition nurbs/nurbs), et de calculer les distances exactes entre les différents SB (distances linéaires entre les SB au cours de la progression de la numérisation et les distances croisées, c’est-à-dire les distances entre les SB avec des positions différentes sur l’arcade).

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Conception de l’étude

Cette étude in vitro a été conçue pour évaluer et comparer la justesse de 12 SIO différents (iTero Elements 5D® ; Primescan® et Omnicam ®, Dentsply Sirona ; CS 3700® et CS 3600®, Carestream Dental ; Trios 3®, 3-Shape; i-500®, Medit ; Emerald S® et Emerald®, Planmeca ; Virtuo Vivo® et Dwio®, Dentalwings ; Runeyes Quickscan®, Runeyes Medical Instruments) pour l’empreinte implantaire AC.

Cette étude a utilisé un modèle en plâtre de type IV représentant un maxillaire totalement édenté avec 6 analogues d’implant en positions #11, #14, #16, #21, #24 et #26 et des SB en polyétheréther- cétone (PEEK) anti-reflet de haute précision (Megagen®) vissés (^{figure 1}). Les SB ont été nommés par la convention S1 (#26), S2 (#24), S3 (#21), S4 (#11), S5 (#14) et S6 (#16).

Le modèle en plâtre a d’abord été numérisé avec un scanner de bureau performant pour acquérir des modèles virtuels de référence.

Trois modèles virtuels ont été capturés avec ce scanner de bureau et sauvegardés dans un dossier dédié, au nom du scanner. Puis, la qualité de ces meshes a été étudiée avec un logiciel de métrologie (Studio®, Geomagics) et, toujours avec le même logiciel, les modèles ont été découpés et rognés dans le but d’isoler les SB et d’éliminer la zone de gencive rose. Une fois découpés et uniformisés, ces meshes ont été superposés pour valider la méthode de superposition et pour choisir le modèle de référence (MR) à utiliser dans l’étude, comme décrit précédemment [¹⁸].

Une fois la préparation du MR de bureau terminé, un seul opérateur ayant plus de 10 ans d’expérience en empreinte optique intra-orale a commencé à effectuer les empreintes avec chacun des SIO de l’étude. Les principales caractéristiques des SIO utilisés dans cette étude sont résumées dans le (^{tableau 1}). Au total, l’opérateur a réalisé 10 numérisations pour chaque SIO. Dix modèles virtuels ont été capturés pour chaque SIO, soit un total de 120 fichiers STL.

Variables de résultat

Trois évaluations différentes ont été effectuées en utilisant le MR acquis avec le scanner de bureau et les modèles obtenus avec les différents SIO : une évaluation mesh/mesh et une évaluation nurbs/nurbs – pour calculer la justesse générale globale des modèles de numérisation intra-orale – et l’évaluation des distances linéaires et croisées entre les différents SB – pour l’analyse de la justesse locale des modèles de numérisation intra-orale. Cette dernière évaluation a utilisé les fichiers STL générés lors de l’évaluation nurbs/nurbs.

Distances linéaires et croisées

Un logiciel de calcul 3D a été utilisé pour calculer les distances en µm entre les différents SB. Le calcul des distances linéaires et croisées a d’abord été effectué sur le fichier nurbs du MR, afin de définir les valeurs de référence pour chaque distance. Les distances linéaires suivantes (c’est-à-dire les distances des SB pendant la progression de l’empreinte) ont été calculées : S1-S2, S2-S3, S3-S4, S4-S5 et S5-S6. Les distances croisées (c’est-à-dire les distances entre les SB avec différentes positions sur l’arcade) ont été calculées : S1-S6, S1-S5, S2-S6 et S3-S5.

Analyse statistique

L’analyse et la visualisation des données ont été effectuées en utilisant l’environnement R (version 3.6.3) pour le calcul statistique.

RÉSULTATS

Les erreurs moyennes estimées (avec IC à 95 %) sur les échelles brutes sont présentées sur la (^{figure 2}).

Les erreurs nurbs/nurbs sont systématiquement inférieures aux erreurs mesh/mesh.

Les meilleurs résultats individuels obtenus par chaque SIO avec la méthode mesh/mesh ont été résumés sur la (^{figure 3}) et avec la méthode nurbs/nurbs sur la (^{figure 4}). Des différences statistiquement significatives ont été trouvées entre les SIO.

Les erreurs moyennes estimées (avec IC à 95 %) pour les distances linéaires et croisées sont présentées sur la (^{figure 5}).

DISCUSSION

À ce jour, peu d’études cliniques ont soutenu l’utilisation de l’empreinte optique pour la fabrication de restaurations AC chez le patient édenté total ; ces études se limitent aux restaurations chez des patients avec 4 implants [¹⁹-²¹]. Dans des situations cliniques plus complexes, avec des reconstructions de l’AC supportées par 6 à 8 implants, la littérature scientifique n’a pas encore validé l’utilisation de l’empreinte optique [²²-²⁴]. Pour cette raison, et comme le développement technologique des SIO est constant grâce à l’amélioration et à l’adaptation de nouveaux logiciels et matériels, des mises à jour constantes sont nécessaires sur la précision des scanners retrouvés sur le marché.

La plupart des études portant sur la justesse des empreintes optiques qui sont actuellement disponibles dans la littérature scientifique ont utilisé une approche mesh/mesh, superposant des modèles provenant de SIO sur un MR en utilisant des algorithmes Best Fit, et ces fonctions alignent les meshes pour évaluer l’erreur minimale [¹⁰-¹³, ¹⁸]. En conséquence, l’erreur est répartie de manière homogène sur tout le mesh [¹⁰, ¹¹, ¹⁸]. Cette méthode est appropriée pour évaluer la justesse globale car elle est immédiate et elle n’est pas affectée par d’autres variables (tolérances dans la fabrication des SB, par exemple) [¹¹, ¹⁸]. Cependant, dans les restaurations implanto-portées, il est également important d’évaluer l’erreur entre les points de fixation ; même une seule erreur localisée en un point peut déterminer cliniquement un problème d’adaptation de la structure prothétique. Cependant, pour effectuer des mesures linéaires fiables, il est nécessaire de travailler sur des fichiers de la bibliothèque (ou fichiers nurbs), sur lesquels des repères spécifiques (comme les centroïdes) peuvent être identifiés avec précision et automatiquement par le logiciel. Travailler avec des fichiers nurbs permet également de reproduire plus fidèlement ce qui se passe cliniquement aux premiers stades de la prothèse par CAO [¹⁶].

Notre étude in vitro a donc utilisé trois méthodes différentes pour étudier la justesse de 12 SIO dans l’empreinte implantaire AC : une méthode mesh/mesh et une méthode nurbs/nurbs, pour évaluer la justesse globale, et le calcul des distances linéaires et croisées entre les SB, pour évaluer la justesse locale. Dans notre étude, nous avons trouvé des différences statistiquement significatives entre les différents SIO, comme précédemment reportées dans la littérature [⁶-¹⁵, ¹⁸]. Plus particulièrement, l’analyse mesh/mesh et nurbs/nurbs a permis d’identifier trois groupes de scanners, caractérisés par différents niveaux de justesse :

• Le premier groupe, comprenant les SIO ayant la plus grande précision, est composé de iTero Elements 5D®, Primescan®, CS 3700®, CS 3600®, Trios 3® et i-500®. Ces scanners ont une erreur intrinsèque moyenne < 40 µm avec la méthode mesh/mesh et < 25 µm avec la méthode nurbs/nurbs et représentent théoriquement une solution compatible pour la prise d’empreintes pour les restaurations AC.

• Le deuxième groupe de scanners a présenté des résultats positifs, bien que probablement toujours non compatibles avec la capture d’une empreinte AC. Il s’agit des scanners Emerald S®, Emerald®, Omnicam®, Virtuo Vivo® et Runeyes®, qui présentent une erreur intrinsèque moyenne entre 40 et 80 µm avec la méthode mesh/mesh et entre 25 et 50 µm avec la méthode nurbs/nurbs.

• Dwio® est resté derrière tous les autres, avec une erreur intrinsèque > 80 µm dans l’analyse mesh/ mesh et > 50 µm dans l’analyse nurbs/nurbs, fortement incompatible avec l’empreinte AC.

Les données de justesse globale ont été confirmées par l’analyse des distances locales entre les SB, c’est-à-dire les distances linéaires et croisées, qui ont à nouveau mis en évidence l’existence de trois groupes de SIO dans cette étude, caractérisés par des performances différentes. En effet, l’analyse d’erreur linéaire tout au long de la numérisation a révélé une fiabilité plus élevée pour iTero Elements 5D®, Primescan®, CS 3700®, CS 3600®, Trios 3® et i-500®, qui ont montré des erreurs inférieures à celles des autres SIO.

Le SIO n’est pas le seul facteur impliqué dans la détermination de la précision finale d’une empreinte optique : l’opérateur [²⁵], le patient [²⁶], les conditions de luminosité [²⁷] et le SB [²⁸-³¹] sont également déterminants. L’opérateur est essentiel car différentes stratégies de numérisation et différents niveaux d’expérience peuvent déterminer différents résultats, comme indiqué dans la littérature [²⁵]. Dans notre étude, tous les modèles ont été capturés par le même opérateur ayant de nombreuses années d’expérience dans l’empreinte optique ; cependant, le choix de la stratégie de numérisation peut avoir favorisé certains SIO par rapport à d’autres. À ce jour, malheureusement, on sait peu de choses sur les effets des différentes stratégies de numérisation car la littérature scientifique sur ce sujet est rare [², ²⁵] et les fabricants n’ont pas clarifié cet aspect dans son intégralité. Le patient est tout aussi important. Les implants peuvent être placés dans différentes positions, inclinaisons et profondeurs, facteurs qui peuvent influencer positivement (ou négativement) la justesse finale de la numérisation [²⁶]. En ce qui concerne cet aspect, la littérature est également rare [²², ²³] et une étude plus approfondie sur les effets de ces variables est souhaitable. Dans notre étude, les SB étaient plutôt parallèles les uns par rapport aux autres, simulant une condition idéale avec des implants placés par chirurgie guidée ; cette condition peut être considérée comme idéale mais n’est pas toujours trouvée dans la pratique clinique. Les conditions de luminosité sont un autre facteur de grande importance dans l’empreinte optique intra-orale [²⁷]. Dans cette étude in vitro, toutes les empreintes ont été capturées dans le même environnement, dans des conditions de luminosité contrôlées ; ces conditions sont très différentes de celles de la cavité buccale, et la littérature doit certainement examiner, plus en détail, dans quelle mesure cela peut affecter la qualité des empreintes [²⁷]. Enfin, le SB joue un rôle fondamental, étant le dispositif de transfert de la position de l’implant [²⁸-³²]. Les tolérances de fabrication [²⁸] peuvent entraîner des erreurs dans le transfert de la position de l’implant dans l’espace. Ceci est particulièrement vrai pour les implants avec une connexion conique, où une tolérance minimale peut avoir des effets importants sur la position verticale de l’implant dans l’espace (c’est-à-dire l’axe z) par rapport à la bibliothèque. Des erreurs d’assemblage (dans le cas de SB composés de deux parties assemblées) ainsi qu’un vissage incorrect [²⁹] peuvent représenter d’autres sources d’erreur. Enfin, la forme et le matériau des SB sont importants car ils influencent respectivement le comportement de l’algorithme de superposition de la CAO [¹⁶, ³⁰] et l’absorption ou la réflexion de la lumière [³⁰, ³¹]. Enfin, notre étude présente certaines limites. Tout d’abord, il s’agit d’une étude in vitro. Bien que scrupuleusement menée, et comme il n’est pas possible de déterminer la justesse d’un SIO in vivo, une étude in vitro ne peut pas reproduire exactement les caractéristiques présentes dans la bouche du patient (conditions de luminosité, d’humidité, de salive). L’empreinte optique des modèles en plâtre est certainement plus facile qu’une empreinte optique intra-orale, qui a des limites d’espace. De plus, les tissus du patient sont radicalement différents d’un modèle en plâtre, et ont un comportement optique distinct lorsqu’ils sont frappés par la lumière. Il faut toujours garder cela à l’esprit bien que, chez le patient édenté total à réhabiliter complètement, aucune dent ne soit présente. Une autre limitation du présent travail, comme déjà décrit, réside dans le choix de la technique de numérisation [¹⁰], qui aurait pu favoriser certains scanners par rapport à d’autres.

CONCLUSION

Notre étude in vitro a examiné la justesse de 12 SIO dans l’empreinte implantaire AC en utilisant trois méthodes différentes : une méthode mesh/mesh et une méthode nurbs/nurbs, pour l’évaluation de la justesse globale, et la mesure des distances linéaires et croisées entre les SB, pour l’évaluation de la justesse locale. Des différences statistiquement significatives sont apparues dans la précision entre les différents SIO, et certains peuvent être plus appropriés pour l’empreinte optique dans la fabrication de restaurations implanto-portées de grande étendue, telles que les AC. Les résultats de l’évaluation de la justesse globale ont été confirmés par l’analyse locale des distances entre les différents SB. Malgré certaines limites, cette étude peut fournir des informations importantes relatives à l’erreur intrinsèque avec différents SIO et, donc, des indications utiles pour choisir la machine idéale pour l’empreinte AC. Cependant, il est utile de se rappeler que d’autres facteurs sont importants pour déterminer la fiabilité d’une empreinte optique, y compris l’opérateur, le patient, les conditions environnementales et le SB. D’autres études sont donc nécessaires pour comprendre le poids de chaque facteur dans la détermination de l’erreur finale de l’empreinte optique.

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Liens d’intérêts

Francesco Mangano et al. déclarent que le contenu de cet article ne présente aucun conflit d’intérêts.