2.1 :: NUMERISATION 3D

2.1.1 :: Numérisation par balayage

La numérisation 3D par balayage peut être définie comme un procédé permettant de mesurer les formes de la surface d’un objet pour en créer un fichier informatique utilisable dans un ordinateur. Ce fichier informatique est appelé “modèle numérique 3D” de l’objet numérisé.

Les équipements de numérisation 3D utilisés fonctionnent en utilisant les senseurs mécaniques, la technologie laser, la lumière structurée ou les procédés photogram-métriques [voir fiche technique : numérisation 3D].


2.1.1.1 :: Numérisation de maquettes

Les tous premiers systèmes d’usinage de zircone capturaient la forme de la surface d’une maquette d’infrastructure en cire, avec un senseur mécanique, pour la transmettre au directeur de commande numérique de la machine. Ce fût, par exemple, le cas du premier centre d’usinage Cercon de Dentsply. C’est le même principe que le pantographe, mais l’automatisation du palpeur mécanisé et de la machine outils remplace l’homme pour répliquer la maquette en cire dans le matériau souhaité.

La numérisation de la maquette physique est aussi un moyen utilisé pour communiquer, via internet, la copie numérique d’une maquette en cire à un centre de production distant. C’est typiquement ce que permet le système Piccolo de Nobel Biocare.

Si dans la pratique certains laboratoires continuent d’utiliser un scanner 3D pour numériser des maquettes de chapes et de bridges modelées manuellement, la numérisation de maquettes d’armatures s’avère surtout nécessaire pour pallier aux champs d’applications encore restreints des logiciels de CAO. C’est par exemple le cas pour la réalisation des certains composants de supra-structures sur implants : leur modélisation en 3D n’étant pas encore possible avec les logiciels de CAO, le prothésiste n’a guère d’autre choix que de réaliser des maquettes physiques puis de les numériser s’il veut les fabriquer ou les faire fabriquer via un procédé numérique, par usinage ou par fabrication additive.


2.1.1.2 :: Numérisation de modèles

Aujourd’hui, la numérisation 3D des modèles en plâtre est la pratique la plus courante. Ce procédé éprouvé est le point d’entrée dans le processus numérique de conception et fabrication assistées par ordinateur des prothèses dentaires.
Numérisation Simultanée
Tous les scanners 3D dédiés à la production de prothèses dentaires fixes et/ou mobiles offrent un niveau de précision similaire, de l’ordre de 20 µm. Tous ne se prêtent pas aisément à la numérisation des matériaux réfléchissant. Les principales différences entre les scanners sont la productivité, avec notamment la possibilité de numériser simultanément plusieurs éléments unitaires pour des prothèses distinctes (fonction multi-dies), et le champ d’applications : numérisation d’arcades complètes, d’antagonistes, de mordus, de préparations en plâtre avec implants, enregistrement des occlusions…
[Voir tableau sur l’offre de scanners]

Certains fabricants proposent des scanners dédiés à la numérisation 3D d’arcades pour l’orthodontie.


2.1.1.3 :: Numérisation des empreintes

Les fabricants de systèmes de capture des modèles font évoluer leurs scanners vers la numérisation des empreintes.
Numérisation d'arcades
Les avantages mis en avant par les fabricants sont la possibilité de réduire le besoin de modèle au minimum et d’accroître ainsi la productivité des laboratoires. Mais le public réellement visé par les fabricants de scanners est le cabinet dentaire. Ce dernier a désormais la possibilité de numériser l’empreinte et d’adresser sa version numérique par internet au prothésiste, qui peut ainsi démarrer au plus tôt la conception de la prothèse.

Nombre de prothésistes dentaires émettent des doutes quant-à la fiabilité de la numérisation des empreintes. Comment définir correctement la position d’une limite cervicale sur l’empreinte numérique ? Comment valider l’occlusion si l’on ne dispose plus du modèle en plâtre ?

La réponse à la première question est du ressort des éditeurs de logiciels de CAO, mais nul doute que la réponse va être rapidement apportée. C’est comme les adeptes du pantographe qui sont convaincus que la CFAO ne leur offre pas la même précision, or dans l’industrie le numérique a contribué à améliorer la précision des fabrications.

La réponse à la deuxième question, pour l’instant, est la fabrication de modèles physiques à partir des modèles virtuels, par fabrication additive ou par usinage. Le coût de fabrication d’un modèle physique par ce procédé est certes plus onéreux que la réalisation d’un modèle en plâtre, mais la mise en place d’une chaîne numérique dès le cabinet dentaire permet de réduire le délai de réalisation de la prothèse dentaire (réalisation au laboratoire et validation au cabinet de l’infrastructure en parallèle de la réalisation du modèle qui va servir à valider l’occlusion lors de la finition céramique). Par ailleurs, il faut se demander si le modèle physique s’impose dans toutes les restaurations prothétiques, notamment lors de la fabrication totalement mécanisée d’une restauration. De plus, l’utilisation de la CAO dans le domaine dentaire est relativement jeune ; le champ de la simulation numérique n’a pas encore été investi. La cinématique numérique devrait permettre de remplacer la validation physique articulaire et occlusale par une validation numérique avec des modèles virtuels de la prothèse dentaire, de l’articulation orale et de l’anatomie occlusale.

Un autre point positif de la numération des empreintes chez les cabinets dentaires, est que cela rendra la CAO plus accessible à tous les prothésistes, puisqu’ils n’auront pas forcément besoin de s’équiper d’un scanner.

:: Déjà quatre offres !

Nobel Biocare vient de lancer un scanner 3D basé sur la technique d’holographie conoscopique qui permet la mesure d’angles prononcés (jusqu’à 85°) et de cavités profondes, caractéristiques des empreintes dentaires.
3Shape a optimisé l’angle de prise de vue de son scanner 3D, combinant 3 axes et 2 caméras, pour permettre la numérisation des empreintes. Dental Wings a développé un scanner dédié à la numérisation des empreintes dont la version qui sera lancée à l’automne s’enrichie d’une deuxième caméra couplée à un plateau 5 axes, là aussi pour optimiser l’angle de prise de vue. Imetric travaille aussi en direction de ce nouveau marché. (Infos 07/09)

2.1.1.4 :: Numérisation intra-buccale

La capture numérique intra-buccale autorise la prise d’empreinte sans passer par le moulage. Plusieurs systèmes amorcent leur commercialisation. Outre l’élimination des désagréments des empreintes conventionnelles pour le patient, le principal gain, pour la chaîne numérique dentaire, est la précision de la prothèse en supprimant l'imprécision de la pâte à empreinte.

Tout comme pour la numérisation de l’empreinte, tel que nous l’avons expliqué juste avant, la capture d’empreintes numériques directement en bouche permet de réduire le délai de réalisation de la prothèse.


2.1.1.5 :: Numérisation des fabrications

Outre leur utilisation en début de chaine numérique, dans l’industrie, les scanners sont également utilisés en bout de processus de fabrication pour le contrôle dimensionnel sans contact des pièces produites. La reconstruction 3D issue de la numérisation d’une pièce est comparée avec la maquette virtuelle d’origine générée en CAO. Avec un logiciel de contrôle 3D, il est alors possible de visualiser rapidement si les écarts dimensionnels sont ou non compris dans la zone de tolérance définie.

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:: Un scanner polyvalent
A moins de disposer d’un volume de production qui justifie l’utilisation d’outils dédiés à chaque activité (prothèses fixes, prothèses mobiles, prothèses hybrides), il convient de s’assurer que le scanner pourra être utilisé pour plusieurs activités.

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2.1.2 :: Radiographie panoramique

Les praticiens en chirurgie dentaire et chirurgie maxillo-faciale recourent de plus en plus à des logiciels de chirurgie assistée par ordinateur pour la planification de l’intervention chirurgicale et la simulation de la pose des implants et des couronnes. A partir de l’imagerie au format DICOM 3D obtenue par tomographie ou par conversion d’un IRM, le logiciel construit un modèle 3D du maxillaire ou de la mandibule du patient.
restauration
Les modélisations 3D sont générées par triangulation ; on obtient donc des fichiers au format 3D STL. Ces fichiers 3D sont déjà utilisés pour la fabrication par procédé additif de guides chirurgicaux (image 1), ou de copies physiques du maxillaire et de la mandibule pour résoudre les cas complexes (image 2).
Radiographie
Il devient donc possible d’anticiper la réalisation de la prothèse dentaire temporaire, voire définitive, au travers d’échanges STL entre les chirurgiens-dentistes et les prothésistes dentaires. Par ailleurs, des recherches universitaires, dans le domaine de l’orthodontie, ont démontré qu’il est possible de simuler numériquement des mouvements mandibulaires ainsi que des déplacements des deux arcades de manière à optimiser les contacts occlusaux. Le couplage de la numérisation 3D intra-buccale avec la reconstruction 3D de l’anatomie occlusale à partir de l’imagerie médicale laisse entrevoir la possibilité de concevoir et valider des restaurations prothétiques dans un environnement totalement virtuel, sans aucun moulage.

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