ls54 qualitéphysique des imageurs dentaires numériques

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Q ual i té physi que des i mageurs

dentai res numéri ques

Les capteurs radiologiques utilisés en art dentaire pour les tech-niques intra orales et extra orales relèvent de trois principes dis-tincts :

- Les capteurs analogiques argentiques encore utilisésaujourd’hui,

- Les capteurs numériques photochimiques,- Les capteurs numériques optoélectroniques.

FILMS ARGENTIQUES

Les films argentiques (Figure 1) sont encore utilisés, principalementdans les tech-niques intra oralesà chaque fois quele praticienrecherche unerésolution élevée,à la recherche dedétails très fins(fissures radicu-laires, fines frac-tures). Sa mise enœuvre est facilitéepar l’emploi d’an-gulateurs. L’imageest obtenue aprèstraitement chi-mique nécessitantune chambrenoire ou une boiteinactinique detraitement. Lestraitements rapidesapparus ces der-nières années(KODAK RAPID

ACESS) permettent d’obtenir une excellente image en 45secondes.

CAPTEURS NUMÉRIQUES PHOTOCHIMIQUES

Ces écrans radio luminescents à mémoire (ERLM) sont minces (Fig2) , ils existent dans tous les formats requis en imagerie maxillo-faciale. Leur mise en œuvre avec des angulateurs adaptés estaisée et ils sont réutilisables.L’image numérique est produiteen quelques secondes par unscanner adapté (Fig 3). Ils offrentune résolution moyenne qui nedépend essentiellement que despropriétés optiques du scanner.

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D. LE DENMAT B. SALMONLaboratoire de Radiologie-Imagerie et Biophysique - EA 2496

Faculté de chirurgie dentaire - Université Paris Descartes

fig. 1Conditionnement du film argentique, de bas enhaut le film bicouche, l’emballage de papier noir,l’écran de plomb et la pochette renseignant la sen-sibilité du film (ici sensibilité E, F)

Fig 2 ERLM de différentes marquescomparés au film argentique

conventionnel à gauche.

Fig. 3 Tois types de scanners DURR DENTAL permettant la lecture de,l’image latente après exposition aux rayons X et la réinitialisation en vued’une prochaine prise de vue.

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Rappelons que « la résolution spatiale » est l’aptitude pour uncapteur à faire apparaître un objet plus ou moins fin. La résolu-tion de contraste, elle, est l’aptitude pour ce capteur à séparerdes plages de gris très voisines. Or ces deux paramètres, résolu-tion spatiale et contraste, sont liés car si le contraste d’un objettrès fin est insuffisant, l’image de cet objet sera invisible alorsqu’en théorie le capteur pouvait en révéler sa dimension. Pour tenir compte de ces deux phénomènes, on est amené à éta-blir la fonction de transfert de contraste (FTC), c’est-à-dire lavariation du contraste exprimée en % en fonction de la fréquencespatiale exprimée en paires de lignes par millimètre (plm) (Figure7). On utilise ici une mire spéciale de très fort contraste (alter-nance de barres de plomb et de plastique) placée au contact ducapteur. Les conditions géométriques et le contraste sont tels queles valeurs de résolution obtenues correspondront aux perfor-mances limites les meilleures du capteur. En situation clinique, leszones où le contraste est de 100% sont rares et n’intéressentqu’exceptionnellement une zone de diagnostic. Par définition, onnorme à 100% le contraste correspondant à la plus petite fré-quence spatiale observée (0,25 paires de lignes par millimètre),soit un détail de 2 mm séparé de 2 mm du détail suivant. Lesrésolutions spatiales données dans le tableau récapitulatif desrésultats correspondent à des transferts de contraste (dégrada-tion du contraste maximum) de 50% et de 5% pour les deux

CAPTEURS NUMÉRIQUES OPTO ELEC-TRONIQUES

D’une ergonomie moins adaptée, ces capteurs (Fig 4) présententgénéralement une connectique filaire qui rend la mise en placeplus délicate sur les angulateurs. Tous les capteurs de cettefamille sont aujourd’hui constitués d’une couche scintillante detype GADOX, d’un pavé de fibres optiques et d’un capteurCMOS (Fig 5). Il offrent une résolution moyenne et permettentsurtout d’obtenir une image en temps réel. Ils sont les premiers àêtre apparus sur le marché del’image numérique odontolo-gique.

Pour obtenir une image intraorale avec ces capteurs, lesdoses de rayons X sont mainte-nant assez identiques pour lesERLM et les capteurs optoélec-troniques (quelques centainesde micro Grays). Les films ont pour leur part beaucoup progres-sés et les dernières émulsions mises sur le marché (films KODAKINSIGHT par exemple) nécessitent moins de 1 milli Gray pourobtenir une image.

Outre l’ergonomie et le temps plus ou moins différé à l’obtentionde l’image, le praticien sera sensible à la finesse du détailobtenu : la résolution spatiale des images. C’est l’évaluation dece paramètre que nous allons aborder.

RESOLUTION SPATIALECe test, capital pour le praticien, permet de connaître la finessede l’image radiologique.Il caractérise la résolution spatiale du capteur en déterminant ladimension du plus petit détail visible. La visibilité de ce détaildépend à la fois de ses dimensions et de son contraste (Figure 6).

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Figure 4 Différentes générations de

capteurs TROPHY comparés au

film argentique.

Figure 5 Structure type d’un capteur numérique optoélectronique.

Fig 7 : Dégradation du contraste de l’image radiologique en fonction dela finesse du détail exprimée en paires de lignes par millimètre (plm).

Fig 6: Exemple d’images de résolution et contraste différents. De gauche à

droite, image de contraste et résolutions moyens, images de fort contraste et de

faible résolution, image de faible contraste et de résolution moyenne.


suivants :• Générateur Siemens Heliodent MD 7mA et 70kV).• durée d’exposition optimale.• distance foyer du tube / capteur : 1,34m.• distance mire test / capteur : contact.• analyse des fichiers images correspondant par logiciel spécia-lement mis au point.

Dans le cas des capteurs numériques comme dans celui des films,la résolution théorique limite est fixée par la dimension dechaque élément d’image ou pixel. Pour le film, la taille du cristald’halogénure d’argent après développement donne la résolutionlimite théorique. Pour les films conventionnels cette dimension estde l’ordre de 5µm, cela conduit à une résolution théorique limitede 100 plm. En effet, un détail de 5µm séparé d’un espace de5µm correspond à une résolution de 1/10-2 paires de lignes parmillimètre. Dans le cas d’un film sans écrans renforçateurs, la dif-fusion des rayons X à l’intérieur de la couche photosensible estpratiquement négligeable. La résolution finale limite de l’imageest alors très proche de la résolution théorique limite. Par contre,pour les capteurs numériques, on atteint rarement la résolutionthéorique limite calculée à partir de la taille du pixel. En effet, denombreux phénomènes physiques participent à la dégradationde la résolution. Ils sont induits par la couche fluorescente(GADOX) et les fibres optiques. On comprend donc que le choixtechnologique fait par le fabricant conditionne grandement larésolution finale de l’image. Nous avons rassemblé dans letableau 1 suivant les données géométriques de quelques cap-teurs et nous donnons la résolution limite théorique attenduecompte tenu des dimensions du pixel élémentaire participant à laformation de l’image. Toutes les valeurs de résolution limite finalene peuvent donc qu’être inférieures, ou au mieux égales, à cettevaleur.

dimensions du capteur. Il n’est pas justifié de réaliser ce test pourun contraste inférieur à 5% car même dans de bonnes conditionsde lecture de l’image, l’oeil humain aurait de grandes difficultésà percevoir un contraste inférieur à 5%.

Le test de résolution selon les deux dimensions, hauteur et lar-geur, est nécessaire à chaque fois que le pixel élémentaire ducapteur testé est rectangulaire et non carré.

MATERIELS ET METHODES

Le capteur testé est placé perpendiculairement au rayon principaldu faisceau, ce dernier passant au voisinage de son centre. Il estmaintenu par deux cavaliers glissant sur un rail solidaire d’unplateau tournant, lui-même solidaire d’un banc de déplacementsemi-motorisé. Le capteur peut ainsi se déplacer selon un mouve-ment de translation suivant les axes X et Y et selon un mouvementde rotation autour de l’axe Z dirigé vers le foyer du tube radio-gène. Le capteur est ainsi dans le plan X-Y.

Les caractéristiques mécaniques du dispositif de contention ducapteur sont une amplitude de 360° avec une précision de 0,1°pour le mouvement de rotation autour de l’axe Z, une amplitudede 8 mm avec une précision de 100µm pour le mouvement detranslation suivant l’axe Y, et enfin, une amplitude de 700 mmavec une précision de 10µm pour le mouvement de translationsuivant l’axe X (Figure 8 ).

LES MIRES DE TEST UTILISÉES SONT LES SUIVANTES :• mire rectangulaire de résolution spatiale ; mire NuclearAssociates type 07-553 n°36533, 0,05 mm Pb dont la fréquencevarie de 0,25 à 10 plm.• Pour les capteurs de plus haute résolution : mire NuclearAssociates type 07-653 n°37500, 0,05 mm Pb dont la fréquencevarie de 0,25 à 20 plm.

Pour ces tests de résolution spatiale, les matériels utilisés sont les

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Fig. 8 : Schéma de principe du banc test d’analyse.

TABLEAU 1 : Caractéristiques des différents imageurs dentaires testés


CRITÈRE DE QUALITÉ :Dans le tableau récapitulatif des résultats, le chiffre le plus grand(résolution) correspond au système résolvant les détails les plusfins.

DISCUSSIONLa résolution spatiale de tous les capteurs numériques optoélec-troniques ou ERLM reste largement inférieure à celles des filmsargentiques, avec des différences qui découlent de leur technolo-gie propre. Cependant, l’évolution technologique actuelle, parti-culièrement pour certains imageurs très performants, les amène àune résolution proche de la résolution théorique. Ainsi ; les cap-teurs optoélectroniques testés (KODAK, SIRONA et DURR DEN-TAL) voisinent les 20 plm à 5% de transfert de contraste. Pour lesERLM testés (DURR DENTAL et DIGORA) les résultats sont trèsnettement en faveur du premier avec une résolution ici encorevoisine de 20 plm à 5% de transfert de contraste.

De façon quasi systématique, un praticien aura l’impression quela résolution spatiale d’une image numérique sur moniteur estbeaucoup moins bonne que celle des films auxquels il est habi-tué. Nous venons de montrer qu’il existe effectivement une diffé-rence, mais celle-ci est à relativiser, car ce praticien n’observepas, en général, l’écran d’un moniteur et un film dentaireconventionnel dans les mêmes conditions géométriques.N’oublions pas qu’en effet l’image numérique est systématique-ment agrandie sur écran, et d’autant plus que l’écran est plusgrand. Or le praticien la regarde le plus souvent à la distance delecture, comme le film, ce qui aggrave relativement la perte derésolution à la lecture alors que cela ne change rien à la résolu-tion spatiale théorique du capteur.On serait tenté de croire que le capteur possédant la moins

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RESULTATS OBTENUSLes graphes suivants, le premier selon la grande dimension ducapteur, le second selon la petite, ont été tracés à partir de don-nées obtenues, soit auprès du fabricant pour les films, soit àl’aide de la mire Nuclear Associates pour les capteurs numé-riques testés au laboratoire.

A partir des courbes ci-dessus, on peut extraire les données pourdes contrastes de 5% et de 50%, qui apparaissent dans letableau suivant.

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Résolution spatiale des divers capteurs testés selon leurs deux dimensions,

comparée à celle des films radiographiques conventionnels.

Tableau des résolutions des capteurs testés classées par autre croissant de résolution et

sensibilités correspondantes.

La résolution spatiale de la première mire Nuclear Associates étant limitée à 10 paires

de lignes par millimètre, la résolution est évaluée avec la seconde mire plus résolue.


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ebonne résolution devrait être le plus sensible parce qu’il auraitles pixels de plus grande surface. A titre indicatif, nous avonsrappelé dans la colonne de gauche du tableau, le résultat obtenupour chaque capteur pour le test de sensibilité, afin de montrerque le classement qualitatif des capteurs varie pour chaque test.Ainsi, le capteur offrant la meilleure résolution n’a pas nécessai-rement la moins bonne sensibilité et réciproquement.

CONCLUSION

A quelques rares exceptions près, cette étude physique des prin-cipaux imageurs dentaires du marché a montré que les perfor-mances de ces dispositifs sont assez diverses. Deux grandefamilles de capteurs optoélectroniques apparaissent : Les cap-teurs de résolutions médiocres, inférieures ou égales à 10 plm etles capteurs plus performant de résolutions voisines de 20 plm. La résolution des ERLM est clairement dépendante des qualitésoptiques du scanner de lecture. Si l’ergonomie peut séduire lepraticien, il convient donc de choisir un ERLM en fonction desperformances du scanner associé.Quoi qu’il en soit tous les systèmes numériques testés présententtoujours aujourd’hui, en terme de résolution spatiale, des perfor-mances toujours inférieures à celles des films argentiques.Dans les dix prochaines années, la mise au point de nouveauxscanners destinés à l’analyse des ERLM nous semble être la voiela plus prometteuse pour accroitre encore la résolution spatialedes images radiologique dentaire tout en restant dans des limitesde doses acceptables pour le patient.

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INFO PRODUIT

L’I-Max Touch 3D est un systèmed’imagerie 3 en 1, élégant, faciled’utilisation, fiable et à haute qua-lité d’image, mais pas seulement :c’est aussi… surtout : un volumeidéalement adapté à l’usage den-taire !

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• Un encombrement minimum pour une intégration facile et harmo-nieuse (largeur : 106cm ; profondeur : 127cm).

• 3 modes d’acquisition réunis dans un appareil universel : L’I-MaxTouch 3D réalise bien sûr des examens 3D mais également de vraisclichés panoramiques et céphalométriques (option) sans reconstruc-tion à partir du volume 3D.

• Le logiciel de planification thérapeutique en 3D, SimPlant® Pro,livré de série avec l’unité panoramique 3D Cone Beam I-MaxTouch 3D.

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