Dental Tribune France

Empreinte optique et CFAO dentaire à l’IDS 2015

By Dr Olivier Landwerlin & Dr Jean-Luc Berruet
June 18, 2015

_L’IDS 2015 a tenu ses promesses avec de belles avancées technologiques en CFAO dentaire. Sur 343 stands présentant du matériel CAD/CAM, on trouvait une vingtaine de scanner intra-oraux (IOS). Les caméras était présentées soit sous leur propre marque, soit sous des marques existantes pour proposer de multiples combinaisons de chaînes numériques différentes (« workflow »/scanners intra-oraux/logiciel de conception 3D/usineuses). Mais aussi, et c’est nouveau, des prototypes innovants du marché asiatique étaient présents notamment coréen, taïwanais, chinois. Enfin, on a vu des grandes marques comme Dental Wings ou GC se lancer à leur tour dans la compétition des scanners intra-oraux.  

L’empreinte optico-électronique, semble être rentrée cette année dans une phase de maturité avec des systèmes plus performants, plus fiables mais aussi plus ergonomiques. Le scanner intra-oral va être progressivement intégré sur les units pour rendre son utilisation plus aisée, plus rapide à mettre en place et avec moins d'encombrement. Planmeca a été le premier à proposer cette option dès 2011, suivi cette année par Sirona, 3Shape ou encore GC.

L’acquisition des données est beaucoup plus fluide sur les derniers modèles présentés. Alors qu'on avait précédemment la sensation de devoir patienter pendant l'acquisition des données, les scanners les plus performants comme le Trios 3Shape ou l'Omnicam de Sirona, sont désormais capables de scanner une arcade complète en quelques dizaines de secondes, en suivant la vitesse de déplacement de la main.

_Quelles sont les nouveaux scanners intra-oraux ?

Plusieurs nouveaux scanners ont fait leur apparition chez différentes sociétés.

KaVo a présenté son « workflow » complet avec un scanner intra-oral, le logiciel KaVo MultiCAD et l’usineuse KaVo ARCTICA CAD/CAM, CAO, usinage avec un logiciel de CAO et une fraiseuse performante cinq axes pour cabinet dentaire, en reprenant à son compte le scanner Lythos d'Ormco utilisé jusqu'à présent pour l'orthodontie.

L’usineuse ARCTICA cinq axes de KaVo est prévue pour fonctionner en « chairside » avec les scanners ouverts du marché. Les cinq axes garantissent l’usinage correct des facettes avec retour palatin et des prothèses plurales sur implants, avec prise en compte des zones de contre-dépouille, lors de l’usinage selon un axe d’insertion donné.

Dentium un fabricant coréen d'implants, a lancé son scanner rainbowTM iOS, un scanner de 200 grammes sur chariot, fonctionnant sans poudrage mais en monochrome avec une sortie des données en open STL. La commercialisation est prévue pour août 2015.

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Le nouveau scanner intra-oral présenté par Dental Wings très maniable et ergonomique, avec une intéressante fonction « kinnect » (commande du démarrage et de la validation de l'empreinte numérique, sans contact avec le clavier ou la souris ce qui est un bénéfice en terme d’aseptie). Sa particularité ? Son système d’acquisition numérique appelé « 3D Multi-scan Imaging » (dont le procédé avait été présenté en 2013 par la société Steinblicher) qui comprend 10 micro caméras situées dans sa tête en arc, qui permettent de saisir simultanément sous plusieurs angles et sans erreurs, des zones habituellement difficiles d’accès comme les espaces proximaux ou les faces distales des dernières molaires.

Il est à noter que ce scanner nécessite un poudrage préalable des surfaces. Dental Wings propose donc désormais une suite complète pour équiper le cabinet dentaire : le scanner intra-oral DWIO, le logiciel Dental Wings, et l’usineuse Opera System Premium qui accueille désormais trois plots pour un usinage à la chaîne. La planification implantaire est réalisable par import du fichier STL dans le logiciel CoDiagnostiXTM. Le scanner intra-oral Dental Wings serait commercialisé à partir de la fin de l’année 2015 aux alentours de 20 000 €.

La société japonaise GC qui se lance elle aussi sur le marché des scanners intra-oraux, a présenté son scanner Aadva IOS fonctionnant sur kart ou fixé sur l'unit sans poudrage. C’est un des plus petits disponibles actuellement sur le marché. Un modèle similaire a été présenté il y a deux ans à l'IDS par la société Atron et a été racheté par GC. Il fonctionne en noir et blanc et sans poudrage, à l’aide de deux caméras fixées dans sa tête. Une plateforme internet de travail et de travail avec le laboratoire Aadva Connect, va être lancée pour la gestion numérique des cas de prothèse et d’implantologie. L’envoi du fichier d’empreinte se fait très simplement à partir de l’écran tactile.

Shinning 3D®, une société chinoise spécialisée dans les systèmes de mesure 3D industriels, a lancé son scanner intra-oral. Disponible vers le milieu de l’année, il sera connectable en USB et produira des fichiers « open STL ». Le logiciel Exocad® est conseillé pour la phase de CAO.

Dental AEGIS, une société coréenne propose une solution CAD/CAM complète : Dental AEGIS System avec scanner AEGIS PO, logiciel de design AEGIS VR et une volumineuse usineuse six axes. Ce scanner intra-oral nécessite un poudrage et fonctionne par clichés successifs superposables.

La marque d’implant israélienne ADIN Dental Implant Systems lancera commercialement en 2016 son propre scanner intra-oral, présenté cette année en prototype.

_Les améliorations de scanners existants

Le Trios® 3Shape a évolué vers plus d’ergonomie et de maniabilité. Le manche est démontable, la tête est beaucoup plus étroite pour passer dans les zones difficiles d’accès. Le scanner présente une vitesse d’acquisition ultra rapide, augmentée de 40 % en plus par rapport à la version de 2013. Le rendu des couleurs est tout à fait réaliste. Le Trios est pour l’instant le seul à proposer la prise de teinte en temps réel et la photo HD intégrée à la caméra, un atout pour les traitements esthétiques.

LavaTM 3MTM TDS. Peu d’évolution pour le successeur du LavaTM COS cette année, si ce n’est la profondeur de champ qui passe à 0–17 mm, ce qui signifie qu’un scan au contact des surfaces devient possible. Le True Definition ne se dispense pas d’un poudrage des surfaces lors du scan. Le scanner intra-oral est proposé en kart à 17 000 TTC ce qui est en fait un des moins chers du marché, par contre, les fichiers sont uniquement exportables via le « cloud » de 3M. Pour ce service de stockage et de transfert à distance, il faudra débourser 250 € en plus par mois qui s’ajoutent au leasing de la machine...

L’iTeroTM 3 a été présenté en avant première à l’IDS 2015 sous le nom d’iTero Element. Avec un scannage en full motion, pour l’instant en monochrome, qui passerait à la couleur en octobre dans sa version commerciale définitive. Il sera distribué également en Europe et équipé de deux logiciels différents, selon la pratique clinique : une version « Restorative » et une version « Orthodontic » qui donnera accès aux gouttières Invisalign. Pour 28 800 € TTC iTero 3 comporte les deux versions « Restorative » et « Orthodontic », avec une sortie en format open STL pour l’usinage en cabinet avec une usineuse E4D, donc sans passer par le circuit habituel d’Align Technologies (Costarica pour le « nettoyage » du fichier, Leipzig, Allemagne, pour l’usinage des modèles...). Le tarif fait donc de l’iTero une alternative intéressante pour cet automne en raison du rapport quantité-qualité-prix, car si on le compare avec le Trios, certes plus rapide et disponible dès aujourd'hui, ce dernier coûte 48 900 € TTC et ne permet pas d'accéder à Invisalign. En terme de précision, iTero garanti la précision jusqu’à 14 éléments sur piliers dentaires.

Le CEREC Omnicam est en option en version CEREC AF (Acquisition Flexible), connectable à un ordinateur portable ou de bureau. Un manche fixé sur l’unit permet de poser la caméra au fauteuil. Le logiciel CEREC est alors dupliqué sur tablette Apple ou Android en « mirroring », ce qui permet d'avoir un moniteur sur un bureau et une tablette que l'on peut également fixer sur l'unit. On peut alors commander tactilement le démarrage et le lancement et l’arrêt du scan. Côté usinage, la toute dernière usineuse MCX5 qui traite les disques standards (Ø 98,5 mm, épaisseur jusqu‘à 30 mm) ainsi que les blocs pour un grand nombre d’indications y compris la prothèse amovible, est disponible uniquement pour les laboratoires. En revanche l’export de l’empreinte numérique en STL est désormais possible à partir d’un logiciel version « inLab » considérablement amélioré au niveau de ses possibilités. Au cabinet, une fonction usinage extra-fin de la nouvelle fraiseuse CEREC MC XL Premium Package à quatre moteurs, pour obtenir des sillons occlusaux plus marqués ou des surfaces plus lisses, peut être activée à partir du logiciel version 4.4 de l’Omnicam. En fonction du type d’usineuse et du type de licence logicielle choisi, l’Omnicam est commercialisé à 75,95 ou 107 000 €.

La Carestream 3 500, fonctionne toujours par clichés successifs mais avec un scannage plus fluide et automatisé, lorsque la caméra est située à la bonne distance, ce qui permet une acquisition plus rapide. Le scanner intra-oral seul est proposé à 23 000 €. Pour ceux qui ne souhaitent pas usiner au cabinet, une offre spéciale en partenariat avec le laboratoire Protilab, permet d’externaliser l’ensemble de sa production moyennant un prêt de la machine.

Le Condor Scan. Les futurs acquéreurs ayant précommandé le Condor Scan au prix de lancement de 15 000 € devront encore patienter quelques mois avant livraison. La version présentée cette année à l’IDS étant encore une version prototype, certes plus performante qu'en 2013, mais correspondant à peu de chose près à la version présentée en France à l’ADF 2014. Les améliorations sur cette version ont été essentiellement au niveau ergonomique pour permettre une meilleure maniabilité, une section triangulaire à bord arrondi de la sonde, un poids volontairement augmentée à un peu plus d’une centaine de grammes, pour contrecarrer les vibrations de la main lors du scannage. La profondeur de champ varie de 7 à 21 mm. La forme de la tête a été repensée avec l’éviction des deux ailettes présentes sur le prototype d’origine, pour permettre une meilleure bascule vestibulaire et linguale lors du scannage. Le Condor Scan se positionne sur une technologie novatrice basée sur l’acquisition numérique stéréoscopique, permettant de répondre point par point aux 4 critères de base suivants d’un scanner de numérisation intra-orale :

_« Powder free », sans poudre.
_« Real colors in real time », couleurs réelles en temps réel.
_ Maniable, facile à utiliser.
_« Open STL », ouverture totale des fichiers.

Le Condo Scan (AABAM, REMEDENT MFI) sera distribué par Biotech en France et à l’international, normalement d’ici la fin de l’année 2015 à 19 990 €.

Densys3D, la société israélienne est toujours à la recherche d’un distributeur en Europe pour son système d’empreinte optique MiA3dTM, toujours avec poudrage, et décline désormais son scanner intra-oral en une version kart et une version USB. Cette caméra de moins de 200 grammes équipée d’un système complexe de lentilles et de LEDs, utilise la technologie d’imagerie « multi frame » à 25 sets de données par seconde. Le fichier d’export est en open STL.

_La couleur en série ou en option ?

La couleur n’est pas obligatoire pour réaliser des empreintes numériques précises mais elle rend de grands services pour la lecture des limites ou la simulation du cas, et permet le réalisme et donc l'adhésion du patient au plan de traitement.

Les caméras de 3Shape, Sirona Carestream, Condor Scan et maintenant Planmeca, sont passées à la couleur. Si celles ci se généralisent sur la plupart des scanners intra-oraux, les scanners monochromes n'ont pas encore totalement disparu, soit parce qu'ils exigent l'utilisation de poudre (Lava True Defintion, Dental Wings IOS, Appolo DI...), soit parce que le fabricant conserve sa proposition commerciale en entrée de gamme (version monochrome du Trios chez 3Shape par exemple). Il faut aussi savoir que l'acquisition numérique en couleur exige un développement beaucoup plus important de la part des fabricants.

_Le marché des aligneurs s'ouvre à l’empreinte optique.

La fabrication d'aligneurs invisibles, dont le principal système Invisalign d'Align Technologies, était à l’origine rattaché au scanner intra-oral de la même société (iTero), vient de s'ouvrir à d'autres caméras. Sirona et 3M ont récemment conclu un accord avec Align Technologies. Des systèmes concurrents comme DentoSmile chez Biotech ou Orthocaps, fournissent des solutions d'alignement par gouttières invisibles, permettant d'intégrer les scans d’arcades complètes en fichiers ouverts (STL) dans la planification du traitement.

_Automatiser la CAO

La phase de conception à l'écran peut paraître fastidieuse. Elle peut être déléguée au prothésiste pour des reconstitutions complexes plurales, mais pour les cas simples comme les couronnes unitaires ou onlays, elle ne prend que quelques minutes en suivant pas à pas à l'écran les étapes de conception. Automatiser la reconstitution informatique en minimisant les interventions de l'opérateur est un gain de temps. Le scannage des arcades complètes permet d'optimiser les reconstitutions, en faisant appel à de nouveaux algorithmes basés sur l'analyse des dents existantes.

Avec la fonction « Biojaw », une nouveauté de la version 4.4 du logiciel CEREC présenté à l'IDS 2015, nous sommes dans une forme plus évoluée de reconstruction, que la reconstitution informatique par biogénérique ou par bases de données. Ici, toute la zone scannée de l'arcade du patient (donc la forme de la dent controlatérale) est utilisée comme base pour la restauration. Cela signifie que le système enregistre toutes les dents existantes dans la mâchoire supérieure et inférieure, afin de développer une proposition qui est optimisée au maximum, par rapport aux dents existantes du patient. La reconstruction finale est également caractérisée par une anatomie naturelle, tant au niveau de la face occlusale que des contours. La première proposition permet d'éviter les retouches au niveau de la conception, puisque celle-ci est déjà complètement optimisée.

_Stratégie de scannage : plus vite et sans artefact.

Un gros effort a été fait de la part de plusieurs fabricants, pour que l'utilisateur ne soit pas perdu lors du scan. On scanne toujours du distal vers le mésial, en commençant par les faces occlusales. Avec certaines caméras, le scannage se fait au contact des dents (PlanScan®, Lythos, KaVo...) pour d'autres (Omnicam, 3Shape, GC, Dental Wings, Lava TD...), il convient de maintenir la caméra à une certaine distance des dents de l'ordre d'un cm, afin que l'acquisition puisse se faire correctement. On est guidé à l'écran par certains symboles ou codes de couleurs, pour se maintenir à une distance correcte.

Sur la plupart des systèmes, la bascule du modèle se fait automatiquement à l'écran par la présence d'un gyroscope dans la caméra, qui permet de présenter à l'écran à l'utilisateur, la zone qu'il est en train de scanner. Pour un scan d’arcade complète, c’est cette technologie qui permet, lors du passage en milieu d’arcade, de poursuivre en sens inverse, le scannage de l’hémi-arcade symétrique.

Sur l'Omnicam, les zones présentant des défauts de saisie sont indiquées par des flèches et devront être scannées à nouveau, ainsi que les zones présentant des contre-dépouilles, qu'il faudra retoucher.

Pour le scannage d’arcade complète, particulièrement indispensable en orthodontie, un protocole de scannage validé par Invisalign, permet de guider l'utilisateur dans le sens de scannage et dans les faces à numériser (occlusales puis linguales/palatines et enfin, vestibulaires). Enfin, une autre innovation, la mise en occlusion est automatisée sur le 3Shape dès le scan vestibulaire, ce qui évite toute incertitude de corrélation des modèles numériques. Toujours chez 3Shape, la prise de teinte est désormais incluse au cours du scannage, ainsi qu'une photo HD intrabuccale, qui sera transmise au prothésiste par le module 3Shape CommunicateTM.

L’élimination des artefacts en raison de la numérisation involontaire de la langue, des joues, des lèvres ou encore du miroir ou du doigt de l'opérateur, sont un souci récurrent en empreinte optique. Les logiciels de scannage ont généralement des fonctions d'élimination automatiques lors du scannage.

Les artefacts peuvent être éliminés à l'écran dès la fin du scan par des outils « gommes » et une nouvelle saisie permet de « remplir » à l'écran la zone effacée. Sur le PlanScan la fonction IrisTM, incluse dans le logiciel, permet l'ajustage du champ de vue pendant la capture. Mais en général le rescannage est beaucoup moins contraignant que par le passé, en raison de la rapidité de mise en œuvre et de la vitesse de scannage. Globalement, les scanners de 2015 sont plus fiables et fournissent des images 3D directement exploitables, et c'est une forme de maturité technologique à laquelle nous assistons, même si certains fabricants sont encore frileux pour « valider » officiellement la précision de numérisation, pour une reconstruction à partir d'un scan d'arcade complète.

_La composition du sourire assistée par ordinateur

Créer des résultats prévisibles, est la clé du succès lors d'un traitement esthétique. Ceci est possible en effectuant un diagnostic esthétique complet, à partir de logiciels intégrant des propositions esthétiques répondant aux normes esthétiques reconnues. Lors d'une reconstitution antérieure, la planification du sourire assistée par ordinateur fait désormais partie de l'étape de CAO.

Les logiciels gérant la prise d'empreinte optique (Planmeca Romexis® Smile Design, Smile ComposerTM chez 3Shape ou Smile Design chez Sirona), intègrent une fonction de planification du sourire. On peut faire appel à des logiciels tiers comme Aesthetic Digital Smile Design, Digital Smile System, Smile Designer Pro, qui ont une passerelle permettant d'exporter le fichier 2D en STL, afin qu'il puissent être inclus dans le logiciel de CAO.

_La « quatrième dimension » l'enregistrement dynamique de l'occlusion

Lors de la précédente édition de l'IDS nous avons pu voir les articulateurs virtuels équiper les machines CEREC, pour une simulation des mouvements dynamiques, avec la version 4 du logiciel. Après la 3D, on annonçait déjà la 4D, l'analyse des mouvements mandibulaires réels du patient dans le temps. C'est chose faite cette année. Le système 4D Jaw Motion de Planmeca ou son équivalent chez Sirona : le Jaw Motion Tracker (SICAT JMT+) compatible avec Galileos, se fixent sur les arcades en occlusion lors d’un scan CBCT. Le logiciel reconnait les petites formes extra-orales du dispositif, ce qui permet de mesurer et d'enregistrer le trajet d'un ou plusieurs points d'intérêt dans une image 3D. Pour l'analyse de l'occlusion, les modèles dentaires numériques peuvent être alignés sur une image CBCT. Ces systèmes sont appelés à être utilisés pour le diagnostic des troubles temporo-mandibulaires (TTM), l'analyse des mouvements mandibulaires, la programmation de l'articulateur virtuel, ainsi que la planification préopératoire et la vérification postopératoire du traitement.

_Empreinte optique et implants, le « matching » des fichiers.

Le mélange des fichiers en provenance de différentes sources d'acquisition, permet de confectionner un patient virtuel adapté au traitement à effectuer. La possibilité de fusionner les fichiers d'un cone beam (format DICOM) et d'une empreinte numérique, particulièrement utiles lors de la planification implantaire, a été présentée en 2011 sur le logiciel Gallileos. En 2013, avec le système ProMax® de Planmeca, apparaissait les systèmes 3 en 1 permettant également de joindre un scan facial. 3Shape initialement fabricant de système CAD/CAM lance son système d'imagerie cone beam X1 4-in-1 CBCT, à dose réduite et sans fixation de la tête du patient.

La plupart des logiciels gérant la CAO à partir d'empreinte optique sont équipés de modules supplémentaires qui référencent la majorité des implants et piliers implantaires présents sur le marché. Les « scans bodies » ou corps de scannage existent pour chaque marque et permettent d'être vissés sur l'implant lors de l'empreinte optique, et reconnu par le logiciel qui en déduira l'axe et la position de l'implant par rapport aux tissus mous et aux dents adjacentes et antagonistes, en vue de l'usinage des pièce prothétiques d'usage. La planification implantaire se fait alors en quelques clics, à partir des images CBCT et de l'empreinte optique.

Le praticien ou le prothésiste ont accès aux données fusionnées (CBCT, scan facial, empreinte optique) dans le logiciel, pour permettre le positionnement d'une reconstitution wax-up virtuelle, et définir l'axe implantaire correspondant. Un guide chirurgical par usinage ou impression 3D peut alors être réalisé à partir de ces données. Les piliers personnalisés sont usinés et préparés pour le jour de la chirurgie en même temps que la prothèse provisoire sur implants.

_Une nouveauté : Lasermill de Dental Wings, l’usinage par soustraction laser

On connaissait l’usinage par fraisage, ou le prototypage rapide par fusion laser, on peut désormais parler d’usinage par soustraction laser. L’usineuse Lasermill de Dental Wings présentée en prototype est une nouvelle possibilité d'usinage extrêmement prometteuse et qui risque de perturber très sérieusement le marché de l'usinage dentaire, si ses performances sont à la hauteur des espoirs qu'elle suscite. Ses atouts ? sa précision améliorée, par rapport aux systèmes d’usinage à fraise, et l’absence de pression exercée sur les éléments « usinés », permettra entre autre, de réaliser des éléments extrêmement fins, sans risque de fracture, avec une rentabilité élevée, notamment pour l'usinage de facettes puisqu'on pourra en réaliser 4 dans un plot, ce qui actuellement est impossible avec les usineuses par fraisage.

_Conclusion

Parmi les systèmes présentés les années précédentes, on a pu voir pour la plupart, une nette amélioration au niveau des performances de scannage et les attentes des utilisateurs notamment en termes d’ergonomie, semblent avoir été entendues. L’empreinte complète semble maitrisée par les systèmes les plus performants des grandes sociétés (Sirona, 3Shape, AlignTechnologies...), ce qui est un atout pour la gestion des cas de prothèses amovibles ou d’orthodontie. La multiplication de nouveaux systèmes montre un réel engouement des fabricants pour l’empreinte numérique, même si parmi les nouveaux scanners présentés, aucun n’a fait preuve d’une technologie de scannage réellement nouvelle. La seule réelle innovation en prise d’empreinte numérique vient peut-être de la société Medentic qui a présenté le iTray, un prototype de porte-empreinte numérique qui se présente comme un volumineux porte empreinte en plastique, recouvrant les arcades. Aucun détail quant à son fonctionnement et la technologie utilisée n’a pas encore été divulguée, mais l’empreinte numérique pourra se faire en un clic. Il semble qu’on doit encore parler de pur prototype qui ouvre peut être la voie, dans un futur proche, à une nouvelle façon d’envisager l’empreinte numérique..._

Note de la rédaction : Cet article est paru dans le magazine DT Study Club, Vol. 2, numéro 2, juin 2015

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