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Interview : Un robot intra-oral miniature pourrait transformer les procédures de dentisterie restauratrice

Une collaboration suisse a mis au point un robot intra-oral miniature conçu pour être fixé directement à la dentition du patient et pour se déplacer avec la mâchoire lors de la préparation dentaire. (Image : Carina Schmidt, Dr Murali Karnam et Dr Yukiko Tomooka ; licence : CC BY)

De nouvelles recherches ont étudié comment un robot intra-oral miniature pourrait contribuer à une préparation dentaire plus précise, plus prévisible et moins invasive. L’idée et la vision clinique à l’origine de ce dispositif, désigné sous le nom de MIR dans l’étude, ont été développées par le Pr Ronald Jung de l’université de Zurich, en Suisse. Un prototype a ensuite été mis au point avec les universités suisses de Bâle et de Berne dans le cadre d’un projet soutenu par l’Agence suisse pour l’innovation. Dans cet entretien, le Pr Jung évoque les bénéfices cliniques potentiels du MIR, explique les défis liés à sa conception dans l’espace intra-oral exigu et présente les prochaines étapes nécessaires avant qu’un tel système puisse être utilisé dans la pratique dentaire.

Pr Jung, votre projet suggère que le MIR pourrait rendre la préparation dentaire plus précise et plus prévisible. D’un point de vue clinique, où voyez-vous le plus grand bénéfice potentiel pour les dentistes et les patients ?
Selon nous, le principal potentiel réside dans le fait de rendre l’ensemble du flux de travail en dentisterie restauratrice plus prévisible, et pas uniquement la préparation dentaire elle-même. Le développement du MIR ne concerne donc pas seulement la préparation des dents ; il vise à révolutionner le flux de travail en dentisterie pour restaurer une dent à l’aide d’une couronne, d’un overlay, d’un inlay ou d’une facette.

Cela pourrait présenter plusieurs avantages cliniques. Tout d’abord, cela pourrait réduire le caractère invasif des traitements pour les patients, car le système permettrait une prise en charge hautement personnalisée en ne retirant que la structure dentaire définie dans le plan numérique. À l’inverse, la préparation dentaire manuelle conventionnelle dépend nécessairement de l’évaluation visuelle et des compétences manuelles du praticien, ce qui entraîne souvent une plus grande variabilité dans la quantité de structure dentaire retirée.

Deuxièmement, cela pourrait améliorer le confort du patient en réduisant le nombre de rendez-vous nécessaires pour réaliser une restauration dentaire, ainsi que le temps total passé au fauteuil. Troisièmement, cela pourrait renforcer la confiance des patients. Dans le flux de travail envisagé, le dentiste et le patient pourraient tous deux évaluer la restauration définitive avant la préparation de la dent. Cela pourrait réduire le recours à des empreintes ou à des scans supplémentaires, aux restaurations provisoires ainsi qu’au temps d’attente au fauteuil. Un autre avantage potentiel réside dans le fait que le robot est fixé à la mâchoire et se déplace avec elle, ce qui pourrait réduire l’influence des mouvements de la tête du patient pendant la préparation.

Le Pr Ronald Jung est directeur de la clinique de dentisterie reconstructive de l’université de Zurich. (Image : Pr Ronald Jung)

Quels sont les principaux défis liés à la conception d’un robot de préparation dentaire, notamment en ce qui concerne sa forme et sa fonctionnalité ?
Les premiers systèmes robotiques utilisés en dentisterie reposaient principalement sur de grands bras robotisés extra-oraux. Comme ces systèmes ne sont pas directement fixés à la dentition, ils doivent gérer en permanence les mouvements du patient grâce à des systèmes de suivi et de compensation, ce qui constitue une source d’erreur supplémentaire et rend particulièrement difficile l’obtention d’une grande précision. À l’inverse, le MIR est suffisamment compact pour être fixé directement à la dentition du patient, créant ainsi un point de référence stable qui se déplace avec la mâchoire. Cela pourrait rendre la préparation dentaire plus précise et plus reproductible.

Cependant, cette approche intra-orale a également posé des défis d’ingénierie. L’un des principaux défis était l’espace limité dans la cavité buccale. Dans la région postérieure, l’ouverture buccale peut être réduite à seulement 16 à 17 mm ; le robot devait donc être extrêmement compact. Pour cette raison, les moteurs ont été placés à l’extérieur de la bouche et reliés à la partie intra-orale du robot par l’intermédiaire d’arbres flexibles.

Au début du projet, nous avons constaté qu’il existait peu de données quantitatives sur l’ouverture buccale au niveau des molaires, malgré son importance clinique. Nous avons donc mené une étude clinique à la clinique de dentisterie reconstructive du centre de médecine dentaire de l’université de Zurich, au cours de laquelle nous avons mesuré l’ouverture buccale chez 100 patients. Ces données ont permis de définir les dimensions maximales du MIR.

Lors des essais, le prototype a atteint une précision de préparation de l’ordre du micromètre. Comment ce niveau de précision se compare-t-il à celui qu’il est actuellement possible d’obtenir avec une préparation dentaire manuelle conventionnelle ?
Notre principal objectif avec ce prototype était de démontrer la faisabilité d’un concept robotique miniature pour la préparation dentaire, dans lequel le robot est directement fixé aux dents et actionné par des moteurs positionnés à l’extérieur de la bouche. Comme ce prototype de première génération n’intégrait pas encore de capteurs permettant de surveiller en temps réel la position de la fraise, le système ne pouvait pas corriger automatiquement les erreurs de positionnement pendant la préparation.

À ce stade, les mesures donnent une indication du potentiel du système, mais elles ne permettent pas encore de procéder à une comparaison directe avec la préparation dentaire manuelle conventionnelle ou avec d’autres systèmes robotiques.

De plus, la position et l’orientation exactes de la fraise après son assemblage avec la pièce à main dentaire n’ont pas encore été pleinement intégrées dans les calculs de déplacement du robot. Par ailleurs, le robot était positionné manuellement au centre de l’échantillon d’essai avant chaque expérience. Cet alignement manuel constituait une source d’erreur supplémentaire et influençait la précision globale de la préparation.

« Il est important pour nous de souligner que nous ne considérons pas le robot comme un substitut au dentiste. »

Avant qu’un tel système puisse être utilisé dans la pratique dentaire, quels sont les principaux défis qui restent à relever, notamment en matière de précision, de surveillance en temps réel, d’accès intra-oral, de sécurité du patient et de rôle du dentiste dans la supervision de la procédure ?
Le prototype de nouvelle génération se concentrera sur l’amélioration de la stabilité mécanique, la détermination précise de la position de la fraise au sein du dispositif, ainsi que l’intégration de capteurs de position et d’un retour d’information en temps réel, afin de contrôler plus précisément la fraise pendant la préparation. Un guide occlusal intelligent sera également utilisé pour positionner le robot avec précision et de manière reproductible par rapport à la dent, réduisant ainsi la variabilité liée au positionnement manuel. Grâce à ces développements, nous espérons améliorer la précision globale du robot et soutenir le flux de travail entièrement numérique prévu, dans lequel la restauration peut être préfabriquée et présenter une adaptation clinique parfaite.

Notre objectif est d’intégrer le MIR à l’ensemble du processus de restauration dentaire, depuis le diagnostic et la planification jusqu’à la préparation de la dent, la fabrication de la restauration et son scellement. Des développements logiciels supplémentaires seront nécessaires pour assurer la planification des traitements, le pilotage du robot, son intégration au processus clinique ainsi que la mise en œuvre des protocoles de stérilisation. De plus, des capteurs et une caméra seront nécessaires pour assurer une surveillance en temps réel de la position du robot et de l’avancement du traitement.

À mesure que nous nous rapprocherons d’une application clinique, la sécurité des patients restera l’une de nos priorités centrales et fera l’objet d’une évaluation rigoureuse à chaque étape du développement et des essais. Il est clair pour nous que les traitements robotisés doivent être réalisés sous la supervision de professionnels dentaires qualifiés, afin de garantir une mise en œuvre clinique sûre et efficace.

Le développement du MIR a combiné des expertises en dentisterie clinique et en ingénierie. Comment cette approche interdisciplinaire a-t-elle contribué à transformer le concept en un prototype fonctionnel ?
Le développement du MIR a été le fruit d’une étroite collaboration entre le laboratoire Bio-Inspired RObots for MEDicine de l’université de Bâle, dirigé par le Dr Georg Rauter ; la Clinique de dentisterie reconstructive de l’université de Zurich, que je dirige ; et le groupe Neuro Robotics du centre ARTORG pour la recherche en ingénierie biomédicale de l’université de Berne, dirigé par le Dr Manuela Eugster.

Ce projet n’aurait pas pu être réalisé par une seule discipline. Je tiens donc à souligner l’étroite collaboration interdisciplinaire entre les équipes d’ingénierie des universités de Bâle et de Berne et la Clinique de dentisterie reconstructive. Ce projet constitue un excellent exemple de la manière dont une idée née en clinique peut être transformée en une technologie fonctionnelle en laboratoire.

Cette étroite collaboration entre le développement technologique et l’expertise clinique a été un facteur essentiel du succès du MIR. C’est uniquement grâce à cette collaboration qu’il a été possible d’affiner continuellement le système, tant sur le plan technique que clinique, et d’optimiser son adéquation aux exigences de la pratique dentaire.

L’équipe du MIR, de gauche à droite : Dr Murali Karnam, Pr Ronald Jung, Dr Manuela Eugster, Dr Yukiko Tomooka, Dr Jenni Hjerppe, Carina Schmidt, Dr Marc Balmer et Dr Georg Rauter. (Image : Université de Zurich)

Envisagez-vous à l’avenir d’étendre cette technologie à d’autres domaines de la dentisterie, comme l’implantologie ?
Oui. Notre vision à long terme n’est pas de développer un dispositif robotique autonome, mais de créer une plateforme de traitement robotisée intégrée, qui s’intègre de manière fluide au flux de travail numérique de la pratique dentaire quotidienne. Le système combinerait les scans intra-oraux, les données radiographiques et la planification thérapeutique personnalisée, afin d’exécuter des étapes cliniques clairement définies sous la supervision du dentiste.

Bien que le prototype actuel se concentre sur l’automatisation de la préparation dentaire, cette même plateforme technologique présente un potentiel considérable pour un large éventail d’applications en dentisterie. Il pourrait notamment s’agir de la préparation des sites implantaires, de l’élimination mini-invasive des caries et de la préparation des cavités d’accès. Grâce à sa taille miniature et à sa précision, le robot pourrait contribuer à rendre ces procédures plus reproductibles que ce qui est généralement possible manuellement.

Il est important pour nous de souligner que nous ne considérons pas le robot comme un substitut au dentiste. Nous le considérons plutôt comme un assistant clinique intelligent capable de prendre en charge des tâches répétitives et hautement standardisées, permettant ainsi aux dentistes de consacrer davantage de temps au diagnostic, à la planification des traitements, à la communication avec les patients et à la prise de décisions cliniques.

Note éditoriale:

L’étude, intitulée « Miniature intraoral robot (MIR) for minimally invasive tooth preparation », a été publiée dans le numéro de mai de IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics.

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