Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Développement de nouvelles méthodes de segmentation 3D en imagerie dentaire à rayons X
Directrice de thèse:
Isabelle BLOCH (LIP6)
Directeur de thèse:
Jamal ATIF (LRI)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
Carestream Dental est une société internationale spécialisée dans l'imagerie numérique dentaire. Elle conçoit, produit, et commercialise dans le monde entier des appareils à rayons X (panoramique, capteurs intra oraux, Cone-bean CT 3D), vidéo (camera intra orale) et une gamme de logiciels adaptés au cabinet dentaire pour la gestion des patients et le diagnostic.
L'imagerie numérique en trois dimensions permet d’appréhender la profondeur anatomique et les relations entre les différentes structures dentaires peuvent être identifiées et mesurées avec précision pour des diagnostics plus fiables et de meilleurs traitements.
L'utilisation de l’imagerie 3D pour le dentaire était, jusqu'à l’apparition du Cone-bean CT 3D, complexe, onéreuse et souvent reléguée au rang des procédures « haut de gamme » effectuées par des spécialistes. De plus la technologie d'imagerie 3D nécessitait des doses de rayonnement importantes pour le patient.
Le Cone-bean CT (CBCT) 3D permet aux professionnels dentaires d'obtenir avec un même équipement des examens localisés en trois dimensions (3D), ainsi que des clichés panoramiques. D’un prix très abordable et offrant une précision d’image élevée, le CBCT met ainsi la puissance de la technologie 3D au service des omnipraticiens et des spécialistes dentaires.
Chaque cliché fournit un niveau de détails supérieur par dent en comparaison avec les autres systèmes 3D dits « grands ou moyens champs ». L'endodontiste peut ainsi analyser entièrement l'anatomie des structures radiculaires, effectuer des mesures précises des canaux et procéder aisément à des évaluations des pathologies dentaires. Les calcifications, les fractures et la connexion apex/sinus peuvent être visualisées très clairement avec une très grande précision. L’implantologue peut évaluer les volumes osseux, anticiper l’extraction des dents de sagesse ou des canines incluses, étapes nécessaires à la planification d'un implant.
La technique du CBCT étant récente, peu de travaux de recherche ont été entrepris dans le domaine du traitement de ces images.
Carestream a déjà entrepris des travaux sur de nouveaux algorithmes de reconstruction volumique. Ainsi des pistes sont explorées notamment sur des algorithmes itératifs de reconstruction améliorant la qualité de l’image en réduisant le bruit et en diminuant les artefacts métalliques.
La segmentation d’images CBCT est un nouveau domaine très peu exploré encore, pour lequel la transposition des algorithmes existants de l’état de l’art n’est pas triviale. En effet, la particularité de ces images très bruitées et ayant un contraste assez faible demande le développement de nouvelles approches algorithmiques.
La segmentation précise de ces images devient une nécessité d’une part pour améliorer et accélérer le diagnostic, et d’autre part pour permettre une planification chirurgicale complexe.
Des contraintes viennent s’ajouter, dues au contexte particulier d’un cabinet dentaire, nécessitant de développer des méthodes et produits :
- pour fonctionner sur des PC du commerce,
- pour des non-informaticiens (IHM intuitives et interactions minimalistes),
- et prenant en compte le planning du dentiste (contraintes de temps importantes).
L'objectif principal de cette thèse est de développer de nouveaux algorithmes de segmentation d’images 3D CBCT de la région maxillo-faciale :
- Os (trabéculaire et cortical)
- Canal Mandibulaire
- Dents (canaux radiculaires + couronnes)
- Airways et sinus
Les applications exploitant ces informations sont nombreuses notamment en implantologie où l’identification et la caractérisation de l’os sont des données précieuses pour la stabilité et la pérennité de l’implant. La détection du canal mandibulaire est primordiale pour la pose d’implant, car si lors de l’opération le chirurgien le touche avec sa fraise, cela peut entrainer une paralysie faciale du patient.
En orthodontie, le processus de repositionnement des dents peut entraîner des fenestrations (racine de la dent qui sort de l’os. La segmentation des racines des dents et de l’os permet d’anticiper ces problèmes.
En endodontie, le traitement radiculaire demande une visualisation 3D du canal permettant au chirurgien de simuler son intervention (choix des outils, angles de perçage etc.).
Le cone-beam permet déjà ces pratiques mais elles sont réservées aux spécialistes qui de par leur expérience arrivent à se faire une image mentale de la scène à partir de l’image 3D seule. L’objectif est de rendre leur diagnostic plus précis, plus rapide et également d’ouvrir des perspectives aux dentistes dit « généralistes ».
Doctorant.e: Evain Timothee