Quelle est la précision d'une chirurgie implantaire guidée ? De combien cette précision a-t-elle changé au fil des ans ? Après tant de guides chirurgicaux, savez-vous quelle sera la précision du prochain ? Ces questions mettent la profession en difficulté depuis plus de dix ans, et la réponse honnête est que la plupart des personnes interrogées ne peuvent avancer aucun chiffre qu'elles défendraient.
Depuis l'arrivée de l'implantologie numérique dans les années 1990, tout ce qui l'entoure s'est amélioré. Un processeur de bureau est passé d'un cœur à 100 MHz à douze cœurs à 3 GHz, la mémoire de 64 Mo à pratiquement illimitée. L'imagerie est passée du scanner médical au CBCT, la dose de rayons X d'environ 7000 unités à 70, l'épaisseur de coupe de 0,75 mm à 0,1 mm. Ce sont ces progrès qui ont fait entrer l'implantologie numérique dans les cabinets ordinaires.
La précision n'a pas reçu la même attention systématique, et la question en cache une seconde dont on la sépare rarement : la précision du guide chirurgical et la précision de la chirurgie réalisée avec lui sont deux choses différentes.
Les études publiées suivent en général le même scénario : prendre quelques cas, fabriquer des guides, forer dans des modèles, mesurer, publier. Les fourchettes rapportées varient beaucoup, même si l'on retrouve souvent 1 mm d'erreur linéaire et 5 à 6 degrés d'erreur angulaire. Presque tous ces travaux partagent les mêmes défauts méthodologiques. Les chercheurs utilisent le plus souvent des logiciels expérimentaux plutôt que les systèmes qui produisent réellement des guides, de sorte que les résultats disent peu de chose des guides fabriqués au quotidien ; les instruments, les douilles et les imprimantes employés sont eux aussi très éloignés de ceux utilisés en clinique. Quelle part de l'erreur est systématique, laquelle est aléatoire, laquelle vient de l'opérateur et laquelle du protocole expérimental : c'est rarement examiné. Et le travail est généralement mené sans grande connaissance du logiciel : les facteurs internes aux algorithmes qui gouvernent la précision ne peuvent pas être contrôlés par une étude qui ignore lesquels ce sont.
Il existe aussi une idée reçue tenace qu'il faut nommer. On dit souvent aux utilisateurs qu'après le recalage d'un scan optique sur un CBCT, il faut affiner le résultat à la main. Essayez, et le problème saute aux yeux : ajuster une position tridimensionnelle à travers des vues bidimensionnelles est quasiment impossible. Un recalage qu'il faut retoucher dit quelque chose du recalage, pas de l'utilisateur.
GuideMia Implant Master bénéficie d'une autorisation FDA 510(k) depuis 2012 (K121466) et est utilisé dans plus d'une douzaine de pays. Ce qui suit est ce que le logiciel d'implantologie dentaire, la trousse chirurgicale et le processus qui les entoure font réellement pour maîtriser la précision — écrit de l'intérieur, par ceux qui ont écrit les algorithmes.
Ce qui compose la précision d'un guide chirurgical
Le mot « précision » recouvre quatre choses distinctes, et il vaut mieux les garder séparées :
- La précision de forme, ou l'ajustage — le guide s'assoit-il à plat sur le modèle ou dans la bouche du patient.
- La précision de position — une fois en place, le guide reproduit-il la position qu'il avait dans le plan.
- L'effet du guide sur le forage — avec quelle fidélité l'ostéotomie suit l'axe et la profondeur prévus.
- La stabilité pendant l'intervention — le guide reste-t-il là où il a été posé pendant que les forets tournent.
Le traitement du CBCT dans le logiciel d'implantologie dentaire
Pour un cas partiellement édenté conçu à partir de scans optiques, la qualité du traitement du CBCT décide de la précision de position du guide. Pour un cas totalement édenté, ou un guide à appui osseux, elle décide à la fois de la forme et de la position.
Quand les logiciels de planification étaient bridés par le matériel, l'astuce habituelle consistait à sous-échantillonner le volume. Un jeu de 512 × 512 × 512 contient 125 millions de voxels et plus de 250 Mo, et entre le chargement et l'affichage ces données peuvent être copiées trois ou quatre fois : un gigaoctet disparaît avant même le moindre traitement d'image. Diviser chaque axe par deux, à 256 × 256 × 256, ne laisse qu'un huitième des données — et la carte graphique peut ensuite interpoler les survivants pour produire un rendu d'apparence lisse, qui masque ce qui a été jeté. Sept huitièmes du scan du patient ont disparu. Traiter les données d'entrée avec respect est le premier principe de tout système sérieux, et avec le matériel d'aujourd'hui le raccourci n'a plus d'argument.
La seconde exigence est la reconstruction de l'os de faible densité. Un simple seuillage n'est jamais la fin de l'histoire : la structure poreuse laissée à la surface de l'os doit être traitée correctement avant que le modèle soit exploitable. GuideMia Implant Master le fait avec ce qu'il appelle le décollement virtuel des tissus mous, et le modèle obtenu est ce qui rend possibles l'impression 3D et la conception de guides à appui osseux. Que cela se fasse dans le logiciel d'implantologie dentaire compte autant que de le faire : le modèle osseux qui arrive à l'étape de conception du guide est alors celui que le planificateur a inspecté, à la résolution que le scan autorise, et non une version partie dans un outil de modélisation généraliste et revenue relissée selon les critères d'un autre.
Traitement d'image d'un cas maxillaire : remplissage et lissage de l'os reconstruit.
Quand le modèle osseux est bon, le guide peut être construit contre la surface de l'os plutôt que de flotter au-dessus. C'est ce qui rend praticable un guide combiné de réduction osseuse et d'implantation.
Un guide de réduction osseuse et le guide implantaire qui le suit. Avec l'aimable autorisation du Dr Raymond Chow, Hong Kong Dental Implant Center.
Le recalage des scans
La plupart des gens se représentent le recalage comme le choix de trois points ou plus sur chaque jeu de données, qu'un algorithme de type ICP se charge ensuite de rapprocher. C'est précisément cette représentation qui explique que la précision du recalage soit souvent médiocre — et que le sujet ait été rendu plus compliqué qu'il ne l'est, avec en prime le conseil d'ajuster le résultat à la main.
La faiblesse est dans la prémisse. Le CBCT n'est pas assez précis pour le pointage, et un opérateur ne peut pas choisir de façon fiable des points correspondants sur deux jeux de données de nature différente. Ci-dessous, les points sélectionnés dans les deux fenêtres ne sont visiblement pas les mêmes.
Le même repère, choisi deux fois — et pas au même endroit.
GuideMia Implant Master recale des régions, pas des points. À partir du point indiqué par l'utilisateur, le logiciel d'implantologie dentaire sélectionne un voisinage dont les caractéristiques locales du CBCT se prêtent à la mise en correspondance, et un algorithme de recalage par régions fait le reste. C'est rapide, cela tolère un pointage imprécis, et dans la grande majorité des cas cela réussit du premier coup.
Un recalage construit à partir de plusieurs plages de surface appariées plutôt que de points isolés.
Le développement logiciel connaît en général la tentation d'automatiser une étape au-delà du point où l'automatisation aide encore. Le recalage attire cette tentation. Mais le CBCT a une résolution plus faible qu'un scan optique et porte de la diffusion, et un appariement entièrement automatique sur une grande région a bien des façons de se tromper. Le cas ci-dessous — un patient aux dents mobiles — est l'argument en faveur d'un choix délibéré des régions : les dents qui ont bougé entre les deux acquisitions ne doivent pas être celles auxquelles le recalage se fie.
Avec des dents mobiles, le choix des régions appariées est une décision clinique, pas un détail.
Pour les cas totalement édentés, et pour les cas partiellement édentés très chargés en diffusion, GuideMia Implant Master recale automatiquement le CBCT du patient sur le guide radiologique : il trouve les marqueurs radio-opaques, les extrait et les apparie, et ce même lorsque le scan est plein d'artefacts. L'orientation dans laquelle se trouve le scan n'a pas d'importance.
Une alternative courante consiste à recaler à la main un scan optique du guide radiologique sur le CBCT : des points sur la surface STL, les marqueurs correspondants dans le volume. L'opération est malcommode. Les points d'un STL reposent sur des surfaces dont l'orientation est claire, alors que les marqueurs du CBCT n'en ont pratiquement aucune ; faire correspondre un point d'une sphère à un point d'un maillage relève de la devinette, et il n'y a pas de bonne façon de l'automatiser.
Il faut ajouter qu'un protocole de triple scan est parfois employé pour contourner les erreurs du traitement CBCT : recaler le CBCT du guide radiologique sur celui du patient, puis un scan optique du guide sur son propre CBCT. Cela améliore effectivement la précision de forme du guide fini, et sa stabilité. L'erreur de position, elle, reste accrochée au traitement du CBCT, et aucune quantité de scan optique ne l'enlève.
Le détail géométrique, et ce qu'il faut retirer
Les algorithmes de conception de guides comportent généralement deux étapes : copier la géométrie du modèle, puis supprimer les contre-dépouilles. Une troisième manque plus souvent qu'à son tour : le traitement de la géométrie fine du scan optique.
Les modèles portent de petites bulles et des résidus de plâtre, et les dents portent une grande quantité de détail fin authentique. Reproduisez tout cela fidèlement dans le guide et le guide ne s'assoira pas : chaque artefact devient une interférence. Le logiciel d'implantologie dentaire doit décider ce qui est anatomie et ce qui est bruit, et retirer le bruit.
Petit détail de surface retiré de la face d'appui du guide, pour que celui-ci puisse s'asseoir.
Contre-dépouilles, analyse d'ajustage et axe d'insertion
Les guides d'arcade complète rendent le traitement des contre-dépouilles particulier : un seul point mal traité n'importe où sur l'arcade peut empêcher le guide de s'asseoir. Certaines façons de supprimer les contre-dépouilles le paient par la précision de la face d'appui : le guide entre, mais ce n'est plus la forme qui a été conçue.
Contre-dépouilles supprimées au prix de la surface même que le guide est censé reproduire.
GuideMia Implant Master supprime les contre-dépouilles et conserve la surface conçue.
La même opération, la face d'appui préservée.
Supprimer les contre-dépouilles suppose un axe d'insertion, et l'algorithme travaille autour de cette direction. Dans l'analyse d'ajustage ci-dessous, les zones vertes représentent le jeu laissé après retrait des contre-dépouilles.
Analyse d'ajustage : jeu entre le guide et l'anatomie du patient, en millimètres. Cette visualisation est une technologie GuideMia brevetée.
Ce jeu est aussi l'endroit où la chirurgie peut déraper. Asseyez le guide selon son axe d'insertion et l'ajustage est celui prévu. Pressez-le au contraire du côté vestibulaire et il bascule — et la bascule est multipliée sur la longueur de l'ostéotomie.
Asseoir le guide de la façon dont il a été conçu pour s'asseoir.
Pression du côté vestibulaire. Le guide bascule, et le foret le suit.
L'axe d'insertion est une décision de conception, pas une propriété fixe du cas. Redéfinissez-le dans le logiciel d'implantologie dentaire et un autre guide en sort — un guide dont les faces vestibulaire et linguale reposent toutes deux sur les tissus du patient.
Le même cas avec un autre axe d'insertion : contact des deux côtés.
Le traitement des contre-dépouilles agit donc directement sur la précision et la stabilité d'un guide chirurgical, et c'est l'étape la plus souvent laissée sans examen.
Vérifier que le guide est réellement en place
En pratique courante, lorsqu'un guide est posé, le chirurgien vérifie que les deux extrémités sont descendues et qu'il n'est ni lâche ni serré. Savoir si le guide est exactement là où il était dans le plan — même appui, même direction — échappe à tout le monde.
GuideMia Implant Master apporte à cela une réponse peu connue. Une fois le guide conçu, le système peut générer une pièce distincte dont l'unique rôle est de vérifier la mise en place : le guide posé, la relation entre le guide et cette pièce indique au chirurgien si le guide est bien là où il doit être.
Une pièce générée avec le guide, uniquement pour confirmer que celui-ci est en place comme prévu.
La trousse chirurgicale
Une trousse guidée qui navigue par une cuillère ou une poignée appuyée contre le guide introduit du jeu à chaque interface, et ces jeux s'additionnent le long du foret. Prenez une trousse dont la douille mesure 3,5 mm de haut, supposez 0,1 mm de jeu entre la cuillère et la douille et 0,1 mm de plus entre le foret et la cuillère : pour un implant de 11,5 mm, la déviation apicale peut dépasser 1 mm — par les seules tolérances, avant que la main de quiconque n'entre en jeu.
Le GuideMia Universal Kit est construit à l'inverse : le foret porte son propre cylindre de guidage et tourne directement dans la douille, la cuillère étant éliminée dans la plupart des situations. Moins d'interfaces signifie moins de jeu cumulé, et les forets s'usent moins parce que rien ne frotte là où il ne devrait pas. Plusieurs autres détails de la trousse existent pour la même raison.
Guidage par le cylindre propre du foret, tournant directement dans la douille du guide.
Comparer le plan et le résultat
Poser des implants est un savoir-faire qui progresse avec le retour d'information. Si un chirurgien ne peut pas savoir d'où vient un écart, ni comment l'éviter la fois suivante, une grande part de l'intérêt du numérique est perdue. Comparer le scan postopératoire au plan est ce qui referme cette boucle : cela montre si le guide était imparfaitement assis, si l'implant a dérivé en mésial ou en distal, s'il a basculé en vestibulaire, si le guide était stable.
Plan et résultat sur la même anatomie. Avec l'aimable autorisation du Dr Feng Liu, Pékin.
Ce retour a changé la pratique. Revoir ainsi les cas d'arcade complète a montré des guides basculant en lingual assez souvent pour que cela compte, d'où une série de règles pour les pins d'ancrage : la disposition familière de trois pins gauche–centre–droite n'est plus recommandée par défaut, et les pins ne devraient ni se trouver approximativement dans un même plan ni pointer approximativement dans une même direction.
Le système qualité, et l'imprimante
Personne n'aime la paperasse du management de la qualité, mais travailler avec des laboratoires à l'international nous a montré où elle se rentabilise : procédures de conception normalisées, gestion des données normalisée et contrôle strict des équipements de fabrication.
Une POS issue d'un système qualité de production. Avec l'aimable autorisation de Francesco Pastore, PTM Solutions, Italie.
Le marché de l'impression 3D mérite un avertissement particulier. Acheteurs et fabricants ne partagent pas la même information, et la plupart des utilisateurs ne se sont jamais vu expliquer ce que l'épaisseur de couche, la résolution XY, le plus petit détail ou le post-traitement font à une pièce. Des guides sont imprimés sur des machines FDM. Des imprimantes affichant 0,1 à 0,2 mm d'erreur sont vendues pour le travail d'aligneurs, où 0,2 mm est l'ordre de grandeur du déplacement dentaire prévu pour une étape entière. GuideMia aide ses clients à établir des POS de conception et de fabrication, en applique une dans ses propres locaux, et retient des critères explicites pour le choix des imprimantes et des scanners.
Simuler l'erreur
La précision de la pose d'un implant dépend de plusieurs entrées à la fois : précision du CBCT, du scanner, du recalage, de l'imprimante, et précision de la mise en place du guide. Chacune a une plage connue ou estimable.
Une fois le plan terminé, la question légitime est donc : compte tenu de ces plages, où cet implant peut-il réellement aboutir ? GuideMia Implant Master y répond avec un module breveté de simulation d'erreur, qui montre les positions que l'implant peut occuper lorsque les erreurs se combinent défavorablement. La marge de sécurité devient ainsi visible — et le planificateur peut s'éloigner d'une structure critique avant l'intervention, au lieu de découvrir après coup que la marge était trop mince.
Un implant, sa zone de sécurité, et plusieurs positions qu'il pourrait occuper sous erreur combinée.
Pour conclure
Depuis plus de dix ans, GuideMia travaille sur la précision de la planification du traitement, de la conception des guides chirurgicaux et de leur usage clinique, et a intégré les fonctions correspondantes au logiciel d'implantologie dentaire avec lequel des dizaines de milliers de cas ont depuis été planifiés.
Une question reste ouverte dans ce domaine, et c'est la question coûteuse : une fois un guide chirurgical fabriqué, pouvons-nous savoir avec quelle exactitude il s'assiéra dans la bouche du patient, et quelle déviation cela entraînera ? Aujourd'hui, personne ne le peut. Tout ce qui précède réduit l'erreur ; rien de tout cela ne mesure la pièce finie. Cette mesure est la prochaine chose qui vaille la peine d'être construite.
Écrit par Frank Gao, GuideMia Technologies, LLC. Publié pour la première fois en 2018 et édité pour le web ; la technologie décrite est livrée dans GuideMia Implant Master, autorisé par la FDA 510(k) sous K121466 et développé sous un système qualité certifié ISO 13485.