Застосування мобільних 3D-технологій у стоматології

Досягнення в галузі технологій можуть надати позитивний вплив на стоматологію як для пацієнтів, так і для лікарів, особливо щодо якості стоматологічного лікування та спрощення процедур. Технологічний прогрес особливо помітний у цифровій радіології та в області внутрішньоротових цифрових знімків.

Детальна інформація з цієї теми на онлайн-курсі Повний посібник з цифрової стоматології .

Планування лікування також виграло від досягнень у галузі технологій. У клінічних випадках естетичної стоматології планували лікування, розрізаючи 2-мірні (2D) внутрішньоротові фотографії та поміщаючи їх в ідеальне положення. Цей спосіб пізніше перетворився на використання цифрових шаблонів для розташування та визначення розмірів опорних зубів, які були накладені на цифрові 2D-фотографії на екрані комп'ютера.

Позаротове сканування обличчя за допомогою мобільного телефону стало можливим та економічним варіантом для деяких випадків, які не потребують високої точності. Ці технологічні розробки є особливо перспективними для лікарів загальної практики (ВОП), які не можуть інвестувати в дорогий комплекс цифрових пристроїв. У цій статті описано та показано відносно простий та доступний робочий процес, який використовує переваги цифрової 3D моделі обличчя для ВОПів.

Використання сканерів обличчя

Екстраоральні сканери обличчя використовувалися з 1939 року. У 1980-х роках було розроблено базові програмні засоби для комп'ютерної графіки, що дозволяють практикуючим лікарям візуалізувати та планувати результати лікування перед їх початком, особливо для складних випадків. Сканери обличчя та методи, що використовуються на той час, були складними та дорогими, тому їх використання було вкрай обмеженим. Протягом останнього десятиліття були створені компактніші системи, але вони в основному були надто дорогими для повсякденної практики.

Нещодавно з'явилися сканери для мобільних телефонів, як у вигляді програмних рішень, так і у вигляді невеликого додаткового обладнання. Цей технологічний розвиток є дуже перспективним, особливо для стоматологів загальної практики, які не можуть інвестувати гроші або час, необхідні для придбання та вивчення більш складних пристроїв та процедур.

Мета цієї статті пояснити простий і доступний робочий процес, який використовує переваги тривимірного (3D) лицьового сканування для лікарів загальної практики.

Екстраоральне сканування

Екстраоральне сканування обличчя пацієнта було виконано за допомогою фотограмметрії та програми для відстеження об'єктів (3D Creator, Sony Corporation, sonymobile.com) на мобільному телефоні (Sony XZ1, Sony Corporation) у трьох різних положеннях (фото 1). Сканування обличчя та посмішки було проведено для визначення положення губи в процесі подальшого дизайну посмішки, тоді як посмішка з відтягнутими губами була необхідна для процесу вирівнювання (центрування) за допомогою внутрішньоротових моделей з використанням передніх зубів як загальні орієнтири. Цифрові внутрішньоротові кольорові 3D зображення високої роздільної здатності з верхнім і нижнім зубами були зроблені за допомогою внутрішньоротового сканера (фото 2) (Condor, Condor Systems, condorscan.com).

Фото 1. 3D-сканування обличчя в трьох положеннях: (a) розслаблене нейтральне положення; (b) положення з посмішкою; (c) прибрані щоки. (d) Зображення мобільного телефону, який використовується для сканування обличчя.

Фото 2. Інтраоральний сканер використовувався для створення цифрових відбитків зубів.

Моделі обличчя були експортовані як .OBJ-файли (об'єктні файли) та .MTL-файли (файли бібліотеки матеріалів), тоді як внутрішньоротові моделі були експортовані як .PLY-файли (формат файлу геометрії). Особливість цих форматів файлів полягає в тому, що, крім інформації про тривимірну форму, вони дозволяють зберігати інформацію про колір поверхні разом з естетично важливими даними, такими як текстура і затінення. Потім було додано набір для створення 3D об'єктів з відкритим вихідним кодом (Blender, blender.org) для об'єднання екстраоральних та внутрішньоротових моделей методом точкового вирівнювання (фото 3). На сканованому обличчі з усмішкою пацієнта зуби були приховані. Потім було намальовано середню лінію та міжзоряну лінію. Індивідуальні зуби на верхній щелепі імпортували та розташували, а розміри встановили відповідно до необхідних значень (фото 4).

Фото 3. Зображення, що показують процедуру центрування за точками обличчя (а) та внутрішньоротовим (b) тривимірним моделям. У кожній моделі були відзначені ті самі орієнтири, а потім вирівняні по парах від 0 до 3 в цьому випадку. Результат злиття двох моделей можна побачити із бічного огляду (с);

Фото 4. Зображення показ сканування обличчя і посмішка з віртуальними зубами. Зуби відрегульовані відповідно до розмірів та положень по відношенню до середньої лінії, міжзіркової лінії та бажаного співвідношення ширини та довжини.

Тривимірні проекти різних варіантів посмішки були створені шляхом зміни форм та положень зубів (фото 5).

Фото 5. Зображення, що показує три різні тривимірні цифрові дизайни посмішки передніх зубів. Вид спереду та збоку на 30 градусів: (а) вузькі центральні різці зі ставленням ширини на 70% до довжини; (b) центральні різці із ставленням 78% до довжини;

Обговорення

Пропонований робочий процес представляє просту та економічну процедуру для інтеграції переваг сканування особи у повсякденну практику для планування лікування та візуалізації пацієнта. 2D-фотографія була потужним інструментом для документування випадків та обговорення можливостей лікування з пацієнтами та іншими колегами. Цей інструмент став доступним майже кожному стоматологу з появою цифрових камер та мобільних телефонів. У той час як мобільні телефони не можуть забезпечити таку ж якість зображення, як цифрові дзеркальні камери (DSLR), багато стоматологів використовують саме їх через нижчу вартість та прийнятну якість зображення. Крім того, хоч точність сканування обличчя та метод вирівнювання, запропоновані в цьому робочому процесі, не такі хороші, як спеціальні 3D-сканери обличчя, процес може бути достатнім для моделювання різних методів лікування та обговорення їх з пацієнтами, оскільки висока точність для цього способу не є ключовою.

Поточний протокол дизайну посмішки полягає в тому, щоб підготувати двовимірну цифрову фотографію обличчя пацієнта з усмішкою та намалювати ідеальну форму передніх зубів або накласти макет зубів на усмішку пацієнта. Незважаючи на відсутність високої точності, обмежень цього 2D-методу та суб'єктивності, властивої процесу позиціонування та визначення розмірів макетів зубів, можливість залучати пацієнтів до процесу дизайну та можливість показувати їм імітацію різних перспектив може збільшити швидкість прийому та допомогти уникнути конфліктів після лікування.

Додавання до цього переваги 3D, що дозволяє відображати естетичні результати з усіх можливих кутів огляду, безперечно, ще більше підвищить реалізм цифрового моделювання посмішки. Наступним кроком може стати можливість друку розроблених віртуальних моделей у 3D форматі, а потім створення силіконових ключів та актуальних mock-up для естетичних робіт. Наступним кроком, крім цього, буде використання 3D даних для визначення кольору ідеальної посмішки та автоматичного друку естетичних композитних або керамічних реставрацій у 3D.

Тривимірне сканування

Тривимірне сканування за допомогою мобільного телефону може бути економічним та швидким інструментом для певних випадків, які не потребують високої точності, таких як навчання пацієнтів та створення 3D-дизайну посмішки. Цей зручний метод дозволить більшій кількості стоматологів загальної практики розробляти варіанти лікування в 3D-форматі на віртуальних пацієнтах та отримувати користь від постійно зростаючих переваг цифрової стоматології.

Більше актуальної інформації на вебінарі Інтеграція цифрових технологій в естетичну та відновлювальну стоматологію .

http://www.aegisdentalnetwork.com/