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Imagerie sectionnelle et radioprotection :intérêt du cone beam

Dr Frédéric Philippart - 145 avenue de Malakoff 75116 Paris

Les obligations de formation continue des professionnels de santéen matière de radioprotection, la transcription dans la législationnationale des directives européennes sur la radioprotection, font decette dernière un sujet d’actualité et nous amènent à optimisernotre action et notre réflexion en la matière. Le développement des indications de l’imagerie sectionnelle et l’en-trée dans les cabinets de nouveaux appareils type Cone Beam ,place plus que jamais l’odontologiste au cœur du dispositif deradioprotection.

LA RÉGLEMENTATIONLa récente réglementation concernant les patients soumis à desradiations ionisantes à des fins médicales (décret n°2002-460 du24 mars 2003 ) dérivée de la directive européenne EURATOM97/43 (1) impose trois principes aux chirurgiens-dentistes et auxradiologues :

Principe de justification de la doseToute exposition aux rayonnements ionisants doit être justifiée parles avantages que procure l’activité qui entraîne l ’exposition ; lebénéfice escompté doit être supérieur au risque supposé.

Principe d’optimisation de la doseLes chirurgiens-dentistes comme les radiologues choisissent l’acteradiologique le moins irradiant en fonction du diagnostic désiré :pour un même objectif, il convient de choisir l’examen complémen-taire le moins irradiant.

Principe de limitation de la doseToute exposition aux rayonnements ionisants sera maintenue stricte-ment inférieure aux limites fixées par la réglementation.

Rappel de quelques données théoriques (2)La dose absorbéeC’est l’énergie transmise à l’unité de masse de matière irradiée.Elle s’exprime en Grays (Gy). 1 gray correspond à l’absorptionuniforme de 1 joule d’énergie par kilogrmme de matière. Cette dose absorbée est directement liée aux paramètres d’exposi-tion radiologique et n’est pas utilisable en radioprotection car ellene tient pas compte des types de rayonnement émis ni de la naturedes tissus irradiés.

La dose équivalenteEn prenant en compte la qualité du rayonnement d’une part et lanature du tissu irradié d’autre part, la notion de dose équivalentepermet d’introduire la notion de risque biologique.En effet, l’effet biologique d’un rayonnement ionisant dépend, de la

quantité d’énergie absorbée par la matière (exprimée en Gy) et dela qualité du rayonnement. L’irradiation par 1 gray de rayon alphane produit pas les mêmes effets biologiques que l’irradiation par 1gray de rayon X ! La dose équivalente s’obtient en multipliant la dose absorbée (Gy)par un facteur de pondération radiologique propre à chaquerayonnement.La dose équivalente s’exprime en sievert (Sv)Ce facteur de pondération radiologique est de 1 pour les rayons Xet à titre d’exemple est de 20 pour les particules alpha. Ainsi en radiodiagnostic une dose absorbée de 1 Gy correspond àune dose équivalente de 1 Sv.

La dose efficaceLa dose efficace permet d’introduire la notion de susceptibilitédes tissus aux effets radio-induits et exprime ainsi le risque spé-cifique à chaque organe résultant de son exposition aux rayonne-ments. La dose efficace est la somme de toutes les doses équivalentes (Sv)reçues par les différents organes, chaque dose étant multipliée parun facteur de pondération tissulaire. La dose efficace s’exprime en sievert (Sv)Le facteur de pondération tissulaire dépend de la susceptibilité tis-sulaire de chaque organe face aux cancers radio-induits et auxeffets héréditaires (tableau 1)

RAPPEL DE QUELQUES DONNÉES PRATIQUESL’univers contient des éléments radioactifs qui soumettent chaqueindividu à une exposition naturelle.L’irradiation naturelle représente près de 80% de l’irradiationannuelle reçue par un individu. En France, un individu est exposé en moyenne à 2,4mSv par an de rayonnements d’origine naturelle et1,1 mSv de rayonnements d’origine artificielle liés àl’activité humaine.

L’exposition naturelle est liée aux :- rayonnements cosmiques (soleil, galaxies…) : l’exposition aux

rayonnements cosmiques varie avec la latitude et l’altitude.C’est ainsi qu’il augmente aux pôles et avec l’altitude d’un facteur

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2 tous les 1500m. Par exemple un vol Paris-Athènes sera àl’origine d’une dose équivalente à 10 microSv.

- Rayonnements telluriques : ils varient en fonction des condi-tions géologiques locales et trouvent leur origine dans la pré-sence d’atomes radioactifs incorporés dans les roches lors deleur solidification.En France la dose équivalente est variable selon les régions.Elle est en moyenne de 0,5 mSv/an et peut atteindre 1,5mSv/an sur les sols riches en granite que l’on trouve enBretagne, dans le Massif central ou en Corse.

- sources naturelles d’exposition interne par inhalation ou paringestion. En effet l’inhalation de radon, gaz inerte et inodore provenantde la désintégration de l’uranium présent dans la croûte ter-restre, est responsable de 50% de l’exposition naturelle.Par ailleurs les radionucléides telluriques naturellement pré-sents dans tous les aliments sont à l’origine d’une expositioninterne par ingestion.

L’exposition liée à l’activité humaine :Elle est essentiellement médicale et liée à l’intérêt des rayonnementsionisants dans les domaines du radiodiagnostic, de la radiothéra-pie et de la médecine nucléaire. La dose efficace annuelle est éva-luée en France à 1,1 mSv. L’exposition médicale est principalement liée aux actes de radiodia-gnostic. Elle est généralement brève et délivre unitairement defaibles doses. La dose efficace résulte du nombre élevé d’examensen France (plus de 80 millions d’actes). Le nombre d’examens de radiodiagnostic odontologiqueen France est d’environ 500 par millier d’individus et génèreen moyenne 0,37 mSv/an.

L’IRRADIATION D’ORIGINE ODONTOLOGIQUELe praticien doit respecter les trois principes de base des directivesEuropéennes sur la radioprotection: justification, optimisation etlimitation de la dose. L’odontologiste étant souvent son propre prescripteur de cliché, ildoit être à même de justifier son choix par le meilleur rapportbénéfice / risque pour le patient : obtenir la meilleure imageradiodiagnostic avec la dose-patient la plus faible possible. Le risque en matière d’irradiation s’exprime par la proba-bilité d’effets déterministes ou d’effets stochastiques.Un effet déterministe est lié à la dose reçue et apparaît engénéral peu de temps après l’irradiation.Ainsi, à partir d’un seuil limite de rayonnements sur un tissudonné, l’apparition de l’effet est certaine. Ensuite, l’importance et lagravité des symptômes augmentent en fonction de la dose reçue.Même si les symptômes sont souvent précoces, ils peuvent s’avérertardifs ou tératogènes. Ils peuvent être généralisés ou localisés etrésultent de dommages irréparables sur l’ADN causés par une doseimportante d’irradiation ; cela entraîne la mort de nombreuses cel-lules.Contrairement à un effet déterministe, un effet stochastiquen’est pas lié à un effet de seuil (typiquement, une limite d’exposition

à un rayonnement ionisant qui, si elle était dépassée, induirait deseffets connus et d’ampleur prévisible).

On ne peut lui adjoindre qu’une estimation statistique du « risque »de voir l’effet se manifester chez un patient. Il existe néanmoins unseuil de significativité : une limite au-delà de laquelle le risque estconsidéré comme significatif. Par ailleurs, il n’est pas possible dequantifier une dose pour laquelle un effet donné serait certain de semanifester — par contre, sa probabilité d’apparition (et donc lafréquence d’apparition de ce risque) augmente selon la dose reçue,mais de façon aléatoire.En odontologie le seuil d’apparition des effets déterministes ne peutêtre franchi.

L’évaluation du risque repose donc sur l’évaluation du risqued’apparition des effets stochastiques qui par définition ne présentepas de seuil.

Il s’agit donc d’un risque statistique dont le calcul repose sur laprise en compte de la dose efficace et de la projection pessimistelinéaire de la relation dose-effet cancérigène retenue par la com-mission internationale de protection radiologique (CIPR). Le risqued’apparition d’effets héréditaires est considéré comme négligeableen odontologie.

Il faut reconnaître que, en pratique, le praticien peine àévaluer le risque encouru par son patient à chaquefois qu’il prescrit un cliché radiologique.

Des données liées à l’âge du patient apportent quelques élémentsde réponse. En effet le risque d’apparition d’effets stochastiqueslors d’une radio-exposition est lié à l’age. La radiosensibilité destissus diminue avec l’age et l’espérance de vie des sujets âgés rendmoins probable l’expression de ces effets qui présentent unegrande période de latence. Par rapport à un individu de 30 ans lerisque stochastique est 3 fois plus élevé pour un enfant de moins de10 ans et 3 fois moins élevé pour un individu de plus de 50 ans.

Il n’en reste pas moins que au quotidien, il est difficile d’expliquer àun patient le principe de calcul du risque théorique maximum d’ap-parition d’un cancer létal.

En pratique pour expliciter le risque lié aux rayonne-ments ionisants, Jean-Michel Foucart (2) propose de comparerce risque à un référentiel connu et compréhensible de tous. Lesdoses effectives peuvent ainsi être exprimées en jours d’irradiationnaturelle, en heures de vol aérien, en nombre de cigarettes fuméespar jour (Tableau 2). Une irradiation naturelle de 2,4 mSv/an cor-respond à 6,5 microSv/j. L’irradiation induite par un trajet aérienest comprise entre 2 et 5 microSv et se rapproche de celle d’unséjour à la montagne à 3000 mètres d’altitude (3 microSv). Lerisque induit par la consommation de 1 cigarette par jour corres-pond au risque lié à une dose effective de 4 microSv.

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INTÉRÊT DE LA TOMOGRAPHIE VOLUMIQUE ÀFAISCEAU CONIQUE OU CONE BEAMPrincipe du cone Beam: un faisceau conique effectue uneseule rotation autour des structures dento-maxillaires. Souvent surun mode pulsé, les rayons X sont recueillis par un capteur plan àchaque étape angulaire. De multiples projections planes numéri-sées sont traitées par un logiciel qui restitue le volume numérisé àpartir duquel seront élaborées les reconstructions 2D et 3D.Les appareils cone beam peuvent offrir une investigation complèteou sectorielle des maxillaires. Ils proposent des dimensions dechamps différents. les grands champs (à partir de 8cm x 14cm) permettent une inves-tigation à l’échelle des deux maxillaires alors que les investigationssectorielles utiles en endodontie par exemple se satisferont dechamps plus réduits (5cm x 8cm).Il est possible aussi de faire varier la résolution spatiale

(définition) en fonction du degré de précision que l’onrecherche.

Le principe du scanner repose sur un faisceau collimaté quitourne de manière hélicoidale autour du patient grâce au déplace-ment de la table sur laquelle est allongée le patient.

Ainsi le scanner effectue des coupes linéaires se superposant lorsdes multiples rotations du système. Suivant sa précision (résolution)et le champ que l’on souhaitera radiographier, il faudra effectuerun certain nombre de coupes pour un examen scanner. Le cone beam quant à lui, fonctionne non plus sur un faisceau RXmince, mais avec un faisceau ouvert, conique, ce qui lui permettraen une seule révolution de balayer l’ensemble de la zone à radio-graphier.

Intérêt du cone beam en matière de dosimétrie :Les cone beam actuellement sur le marché présentent une dosimé-trie systématiquement inférieures aux scanners même utilisés en« low dose ». Leur performance en matière de dosimétrie est directement liée àleurs caractéristiques techniques. Ainsi dans une note de cadrageconcernant l’utilisation du cone beam, la HAS (3) donne les préci-sions suivantes:- Résolution spatiale (définition) : définie par la taille du pixel (et duvoxel) à l’acquisition ; elle est fonction du type de détecteur (ampli-

ficateur de brillance ou capteur plan), du champ de vue ou d’explo-ration (plus un champ est limité, meilleure est la définition, pour unnombre de pixels donné).Elle semble comparable à celle du scanner mais moins bonne quel’imagerie conventionnelle.- Résolution en densité ou en contraste soit le nombre de nuancesde gris (du blanc au noir) que le système permet d’afficher (échellede niveaux de gris). Elle est inférieure à celle du scanner (16 vs 12bits). Les techniques cone-beam sont à limiter aux structures denses,telles que l’os et les dents ; l’étude des tissus mous , demandant uneplus grande précision restant réservée au scanner.- Contrôle automatique de l’exposition : permet d’adapter la doseémise à l’«opacité» (densité, épaisseur) du sujet, autorisant l’ajuste-ment des doses au patient, surtout utile chez l’enfant.- Durée d’exposition : les artéfacts cinétiques, dus aux mouvementsdu patient lors de la réalisation de l’examen, seront limités, avecune durée d’exposition plus courte. Tous les appareils cone beamdevraient ainsi comporter un système de contention efficace, du faitde la durée relativement longue de l’exposition, comparativementau scanner.- Type de source de RX, constante ou pulsée. L’exposition effectiveest réduite avec un faisceau pulsé, ce qui permettrait de limiter ladose irradiante délivrée. En fait, ceci semble plus complexe et unesource continue de rayons serait, pour d’autres, moins irradiante,car elle éviterait les pics transitoires du mode pulsé.- Champ d’exploration (champ de vue) : c’est la largeur de l’image.La hauteur d’exploration concourt aussi au volume exploré, dontdépendent le nombre de structures étudiées mais aussi la dose déli-vrée. Si un champ limité est suffisant pour les indications courantesde l’imagerie 3D (implantologie, rapports de structures incluses),les bilans orthodontiques et la chirurgie maxillo-faciale exigent deschamps plus grands.- Dose efficace (micro Sievert ou µSv) : elle dépend directement desconstantes radiologiques, tension (kV), intensité mA) et durée d’ex-position (s) ainsi que du volume exploré. C’est la dose calculée àpartir de la dose délivrée (ou absorbée), exprimée en Grays (ouGy) et tenant compte de la sensibilité relative aux rayons X des tis-sus traversés.

En règle générale, la dose délivrée par les appareils cone beam estinférieure à celle du scanner mais demeure significativement plusélevée que celle de la radio panoramique conventionnelle. Certainsappareils programmés sur mode ultra (haute résolution et champmaximal) procurent des doses proches des scanners optimisés.

La dose effective du cone beam varie selon les dimensions duchamp d’investigation et la résolution spatiale.

Il est intéressant de noter que dans des investigations sectoriellespar exemple suffisante en endodontie , la dose effective est del’ordre de 45 micro Sv pour un cylindre d’investigation de 4cm x5cm et une résolution de 150 µm (figure 1). Cette dosimétrie esttout à fait comparable à celle obtenue avec environ 5 clichés rétroalvéolaires (tableau 2).

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INTÉRÊT CLINIQUEEn implantologie : les acquisitions numériques du volume ana-tomique couplé à leur traitement par un logiciel de positionnementimplantaire ont permis de définir précisément la stratégie opéra-toire avant la chirurgie et de la reporter en bouche grâce à desguides.Ainsi lorsque le chirurgien planifie son intervention, il manipule luimême le logiciel afin de chercher les zones osseuses résiduellesappropriées à l’implantation évitant parfois d’avoir recours à unetechnique de greffe. (Figure 2).Bien souvent la réalisation d’un guide de positionnement desimplants à partir de la planification informatique, permet de prati-quer une chirurgie sans lambeaux.(Figure 3)Les avantages sont importants : suppression de la nécessité degreffe, réduction du temps de traitement, du coût, des risques demorbidité et amélioration des suites opératoires (4)Outre l’implantologie, l’imagerie sectionnelle trouve des indicationsen endodontie, pour la mise en évidence et le traitement deslésions, en pathologie endo-osseuse et sinusienne, et en chirurgiebuccale pour les bilans précédents les extractions des dents incluses(dents de sagesse, canines…).

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Figure 1Examen PLANMECA Promax3D volume 4cm x 5cmRésolution 150 µmLa DAP(la dose sortie du tube Rx)est de 367 mGy*Cm2Soit un équivalent de dose patientabsorbé de 45 µSv.

Figure 2: utilisation du logiciel de planification Cad implant afin d’opti-miser la position des implants sans avoir recours à une greffe

Figure 3: chirurgie guidée sans lambeaux


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Afin de guider les praticiens dans leur prescription le SEDEN-TEXCT guideline (5) apporte quelques précisions.Les lésions apicales sur les racines palatines, ou sur les dents man-dibulaires lorsque les corticales osseuses sont épaisses, sont trèsdifficiles à détecter par des clichés rétroalvéolaires. Le SEDENTEXCT Guideline recommande de n’utiliser l’imagerie cone beampour une recherche d’image apicale, que dans les situations où ily a une inadéquation entre les signes radiologiques en imagerieconventionnelle et la symptomatologie clinique.(Figure 4)

Très souvent dans un bilan parodontal classique par rétro alvéo-laires il est très difficile d’évaluer l’importance des lésions osseusesinter radiculaire notamment au maxillaire. A ce sujet le SEDEN-TEX CT Guideline précise que le cone beam peut être utile danscertains cas de défauts infra osseux ou de lésions interradiculairequand l’examen clinique et les radiographies conventionnellesn’apportent pas de précisions suffisantes sur la manière de traiter

En endodontie le SEDENTEXCT Guideline précise que le cone

beam peut être utile lorsque :

- La radiographie intra orale fournit des informations équi-voques sur l’anatomie canalaire ne permettant pas d’éva-luer les possibilités de traitement, surtout pour les dentsmultiradiculées.

- La situation clinique se complique par la présence de résorp-tion radiculaire, de lésion endo-parodontale, de perforationsradiculaire ou d’une anatomie pulpaire atypique.

- Une chirurgie endodontique est nécessaire et que la situa-tion est rendue compliquée par la proximité de structureanatomique importante. (nerf alvéolaire inférieur, sinus…)

CONCLUSIONLa dose effective pour un cone beam est généralement plus impor-tante que pour des radiographies classiques (rétroalvéolaire etpanoramique) mais moins importante que pour un scanner.L’imagerie cone beam apporte une amélioration de la qualitédes soins et des plans de traitement dont le bénéfice devra êtremis en rapport avec le risque d’irradiation, mais pas seulement.En effet, si la radioprotection et le risque d’irradiation est enca-drée par une législation, il n’en est pas de même du risque chi-rurgical et du bénéfice retiré de l’utilisation de technique mini-invasives dont le développement est lié justement à l’imageriesectionnelle.Il convient donc de considérer le risque radiologique mais ausside mettre en parallèle la morbidité des techniques chirurgicalesdu type greffe osseuse dont on peut parfois se passer en utilisantdes chirurgies guidées développées à partir des logiciels dereconstruction 3D ou bien, le bénéfice retiré d’un examen conebeam dans les situations difficiles en endodontie ou en parodon-tologie par exemple.Le praticien se doit d’apprécier dans sa globalité sa propositionthérapeutique afin d’évaluer un risque global et non seulementle risque radiologique.

BIBLIOGRAPHIE1 : Directive européenne, 97/43 Euratom du 30 juin 1997 rela-tive à la protection sanitaire des personnes contre les dangersrésultant des rayonnements ionisants. Journal officiel desCommunautés européennes, n° L 180, 9.7.1997-2 : J-M. Foucart. la radioprotection en odontologie. editionsCdp, 20073 : rapport de la HAS- tomographie volumique à faisceauconique de la face - juin 20094 : Fortin T, Bosson JL, Isidori M, Blanchet E. Effect of flaplesssurgery on pain experienced in implant placement using animage-guided system. Int J Oral Maxillofac Implant2006 ;21 :298-304.5 : SEDENTEXCT Project :radiation protection :cone beam ct fordental and maxillo-facial radiology- provisional guideline May2009

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Figure 4: (image Planmeca)

Radiographie rétroal-

véolaire de 24 ne

montrant aucune

lésion. La lamina dura

semble intacte et la

trabéculationosseusse-

périapicale normale.

Les deux coupes issues de l’acquisition tridimensionnelle permettent devoir très clairement une lésion apicale importante sur la racine vestibu-laire de 24 ayant déjà atteint et perforé la corticale vestibulaire.

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