Применение мобильных 3D-технологий в стоматологии

Достижения в области технологий могут оказать положительное влияние на стоматологию как для пациентов, так и для врачей, особенно в отношении качества стоматологического лечения и упрощения процедур. Технологический прогресс особенно заметен в цифровой радиологии и в области внутриротовых цифровых снимков. 

Подробная информация по данной теме на онлайн-курсе Полное руководство по цифровой стоматологии.

Планирование лечения также выиграло от достижений в области технологий. В клинических случаях эстетической стоматологии планировали лечение, разрезая 2-мерные (2D) внутриротовые фотографии и помещая их в идеальное положение. Этот способ позже превратился в использование цифровых шаблонов для расположения и определения размеров опорных зубов, которые были наложены на цифровые 2D-фотографии на экране компьютера.

Внеротовое сканирование лица с помощью мобильного телефона стало возможным и экономичным вариантом для некоторых случаев, не требующих высокой точности. Эти технологические разработки особенно перспективны для врачей общей практики (ВОП), которые не могут инвестировать в дорогой комплекс цифровых устройств. В этой статье описан и показан относительно простой и доступный рабочий процесс, который использует преимущества цифровой 3D модели лица для ВОПов.

Использование сканеров лица

Экстраоральные сканеры лица использовались с 1939 года. В 1980-х годах были разработаны базовые программные средства для компьютерной графики, позволяющие практикующим врачам визуализировать и планировать результаты лечения перед их началом, особенно для сложных случаев. Сканеры лица и методы, используемые в то время, были сложными и дорогостоящими, поэтому их использование было крайне ограниченным. В течение последнего десятилетия были созданы более компактные системы, но они в основном были слишком дорогими для повседневной практики.

Совсем недавно появились сканеры для мобильных телефонов, как в виде программных решений, так и в виде небольшого дополнительного оборудования. Это технологическое развитие очень перспективно, особенно для стоматологов общей практики, которые не могут инвестировать деньги или время, необходимые для приобретения и изучения более сложных устройств и процедур.

Цель этой статьи — объяснить простой и доступный рабочий процесс, который использует преимущества трехмерного (3D) лицевого сканирования для врачей общей практики.

Экстраоральное сканирование

Экстраоральное сканирование лица пациента было выполнено с помощью фотограмметрии и приложения для отслеживания объектов (3D Creator, Sony Corporation, sonymobile.com) на мобильном телефоне (Sony XZ1, Sony Corporation) в трех разных положениях (фото 1). Сканирование лица и улыбки было проведено для определения положения губы в процессе последующего дизайна улыбки, в то время как улыбка с оттянутыми губами была необходима для процесса выравнивания (центрирования) с помощью внутриротовых моделей с использованием передних зубов в качестве общих ориентиров. Цифровые внутриротовые цветные 3D-изображения высокого разрешения с верхним и нижним зубами были сделаны с помощью внутриротового сканера (фото 2) (Condor, Condor Systems, condorscan.com).

Фото 1. 3D-сканирование лица в трех положениях: (a) расслабленное нейтральное положение, (b) положение с улыбкой, (c) убранные щеки. (d) Изображение мобильного телефона, используемого для сканирования лица.

Фото 2. Интраоральный сканер использовался для создания цифровых оттисков зубов.

Модели лица были экспортированы как .OBJ-файлы (объектные файлы) и .MTL-файлы (файлы библиотеки материалов), в то время как внутриротовые модели были экспортированы как .PLY-файлы (формат файла геометрии). Особенность этих форматов файлов заключается в том, что помимо информации о трехмерной форме они позволяют хранить информацию о цвете поверхности вместе с эстетически важными данными, такими как текстура и затенение. Затем был добавлен набор для создания 3D объектов с открытым исходным кодом (Blender, blender.org) для объединения экстраоральных и внутриротовых моделей методом точечного выравнивания (фото 3). На отсканированном лице с улыбкой пациента зубы были скрыты. Затем были нарисованы средняя линия и межзрачковая линия. Индивидуальные зубы на верхней челюсти импортировали и расположили, а размеры установили в соответствии с требуемыми значениями (фото 4).

Фото 3. Изображение, показывающие процедуру центрирования по точкам лица (а) и внутриротовым (b) трехмерным моделям. В каждой модели были отмечены одни и те же ориентиры, а затем выровнены по парам от 0 до 3 в этом случае. Результат слияния двух моделей можно увидеть с бокового обзора (с);

Фото 4. Изображение, показывающее скан лица и улыбку с виртуальными зубами. Зубы отрегулированы в соответствии с размерами и положениями по отношению к средней линии, межзрачковой линии и желаемому соотношению ширины и длины.

Трехмерные проекты различных вариантов улыбки были созданы путем изменения форм и положений зубов (фото 5).

Фото 5. Изображение, показывающее три разных трехмерных цифровых дизайнов улыбки передних зубов. Вид спереди и сбоку на 30 градусов: (а) узкие центральные резцы с отношением ширины на 70% к длине, (b) центральные резцы с отношением 78% к длине, (c) короткие центральные резцы с отношением 90% ширины к длине.

Обсуждение

Предлагаемый рабочий процесс представляет простую и экономичную процедуру для интеграции преимуществ сканирования лица в повседневную практику для планирования лечения и визуализации пациента. 2D-фотография была мощным инструментом для документирования случаев и обсуждения возможностей лечения с пациентами и другими коллегами. Этот инструмент стал доступен почти каждому стоматологу с появлением цифровых камер и мобильных телефонов. В то время как мобильные телефоны не могут обеспечить такое же качество изображения, как цифровые зеркальные камеры (DSLR), многие стоматологи используют именно их из-за более низкой стоимости и приемлемого качества изображения. Кроме того, хоть точность сканирования лица и метод выравнивания, предложенные в этом рабочем процессе, не так хороши, как специальные 3D-сканеры лица, процесс может быть достаточным для моделирования различных методов лечения и обсуждения их с пациентами, поскольку высокая точность для этого способа не является ключевой.

Текущий протокол дизайна улыбки состоит в том, чтобы подготовить двумерную цифровую фотографию лица пациента с улыбкой и нарисовать идеальную форму передних зубов или наложить имеющийся макет зубов на улыбку пациента. Несмотря на отсутствие высокой точности, ограничений этого 2D-метода и субъективности, присущей процессу позиционирования и определения размеров макетов зубов, возможность привлекать пациентов к процессу дизайна и возможность показывать им имитацию различных перспектив может увеличить скорость приема и помочь избежать конфликтов после лечения.

Прибавление к этому преимущества 3D, которое позволяет отображать эстетические результаты из всех возможных углов обзора, несомненно, еще больше повысит реализм цифрового моделирования улыбки. Следующим шагом может стать возможность печати разработанных виртуальных моделей в 3D формате, а затем создание силиконовых ключей и актуальных mock-up для эстетических работ. Следующим шагом, помимо этого, будет использование 3D данных для определения цвета идеальной улыбки и для автоматической печати эстетических композитных или керамических реставраций в 3D.

Трехмерное сканирование

Трехмерное сканирование с помощью мобильного телефона может быть экономичным и быстрым инструментом для определенных случаев, которые не требуют высокой точности, таких как обучение пациентов и создание 3D-дизайна улыбки. Этот удобный метод позволит большему числу стоматологов общей практики разрабатывать варианты лечения в 3D-формате на виртуальных пациентах и получать пользу от постоянно растущих преимуществ цифровой стоматологии.

Больше актуальной информации на вебинаре Интеграция цифровых технологий в эстетическую и восстановительную стоматологию.

http://www.aegisdentalnetwork.com/