способ компьютерной визуализации зубных рядов в голове путем сопоставления цифровых изображений

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ортопедической стоматологии и ортодонтии, конкретно - к компьютерной диагностике состояния зубочелюстной системы для последующего лечения с наглядным представлением ожидаемых результатов.

Известен способ компьютерной визуализации зубных рядов в голове путем сопоставления цифровых изображений, включающий изготовление физических моделей верхнего и нижнего зубных рядов с последующим их сканированием; получение оптического слепка черепно-лицевой области головы и аналогичного слепка с размещенным во рту ортопедическим оттиском с присоединенным к нему реперным объектом; формирование из отдельных 3D-моделей промежуточной комплексной модели с последующим удалением из нее ряда фрагментов для получения окончательной 3D-модели: см. патент RU 2306113 С2.

Этот известный способ компьютерной визуализации зубных рядов в голове путем сопоставления цифровых изображений является аналогом и прототипом предлагаемого изобретения. В известном способе оптические слепки черепно-лицевой области головы получают при нахождении зубных рядов в разомкнутом положении, для улыбающегося лица пациента, то есть при наличии фактора влияния мягких тканей, снижающего точность определения местоположения зубных рядов в голове. Дополнительные погрешности вносятся видом конкретно используемого реперного объекта, операциями повторного сканирования моделей челюстей и т.д. В конечном счете, известный способ позволяет получить окончательную 3D-модель, по которой возможно лишь оценить визуально внешнюю эстетику лица пациента, то есть известный способ-прототип не обеспечивает необходимую для лечения диагностику зубочелюстной системы.

Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи повышения точности способа компьютерной визуализации зубных рядов в голове путем сопоставления цифровых изображений - с тем, чтобы обеспечить диагностику зубочелюстной системы в степени, необходимой и достаточной для проведения успешного лечения с наглядным представлением прогнозируемых результатов.

Поставленная задача решается тем, что в способе компьютерной визуализации зубных рядов в голове путем сопоставления цифровых изображений, включающем изготовление физических моделей верхнего и нижнего зубных рядов с последующим их сканированием; получение оптического слепка черепно-лицевой области головы и аналогичного слепка с размещенным во рту ортопедическим оттиском с присоединенным к нему реперным объектом; формирование из отдельных 3D-моделей промежуточной комплексной модели с последующим удалением из нее ряда фрагментов для получения окончательной 3D-модели, - согласно изобретению, - ортопедический оттиск выполняют для окклюзионных поверхностей обоих зубных рядов одновременно, в положении привычной окклюзии; реперный объект изготавливают в форме прямоугольного параллелепипеда и присоединяют к оттиску спереди в области фронтальной группы зубов, при нахождении вязкой оттискной массы в полости рта для образования неразъемного окклюзионно-реперного шаблона после отверждения массы, причем взаимно-перпендикулярные грани реперного параллелепипеда ориентируют параллельно окклюзионной, сагиттальной и туберальной плоскостям; 3D-модели обоих зубных рядов сопоставляют по окклюзионно-реперному шаблону; оптические слепки черепно-лицевой области головы получают при нахождении зубных рядов в сомкнутом положении привычной окклюзии; в промежуточную комплексную модель включают правильно сопоставленные 3D-модели верхнего зубного ряда и нижнего зубного ряда, окклюзионно-реперного шаблона и обоих оптических слепков; из промежуточной комплексной модели удаляют модель окклюзионно-реперного шаблона и модель черепно-лицевой области головы с шаблоном во рту, получая окончательную 3D-модель «голова-зубные ряды».

В частных случаях осуществления изобретения:

- крепление реперного параллелепипеда к ортопедическому оттиску осуществляют посредством выступающих из грани параллелепипеда, преимущественно пластинчатых, элементов, вдавливаемых в оттискную массу;

- реперный параллелепипед имеет размеры (мм): длина по направлению к зубам 20±2, ширина 50±5, высота 20±2.

От изобретения ожидается технический результат, совпадающий с существом решаемой задачи.

Существо изобретения иллюстрируют фигуры:

ФИГ.1. Реперный объект: вид спереди и вид сзади.

ФИГ.2. Окклюзионно-реперный шаблон (показан на фото совместно с физическими моделями зубных рядов).

ФИГ.3. Сопоставленные 3D-модели зубных рядов с окклюзионно-реперным шаблоном.

ФИГ.4. Оптический слепок головы и аналогичный слепок с размещенным во рту окклюзионно-реперным шаблоном.

ФИГ.5. Промежуточная комплексная 3D-модель, совмещающая отдельные 3D-модели.

ФИГ. 6. Окончательная 3D-модель «голова-зубные ряды».

Предлагаемый способ компьютерной визуализации зубных рядов в голове путем сопоставления цифровых изображений включает изготовление и использование физических объектов, с созданием их виртуальных компьютерных моделей при помощи лазерных 3D-сканеров медицинского назначения.

На начальном этапе изготавливают ортопедический оттиск для окклюзионных поверхностей обоих зубных рядов одновременно, в положении привычной окклюзии. К этому двойному оттиску крепят спереди, в области фронтальной группы зубов, предварительно изготовленный реперный объект. Показанный на ФИГ.1, он имеет вид прямоугольного параллелепипеда (бруска), с верхней гранью В и передней гранью П; задняя грань, примыкающая к оттиску, снабжена выступающими пластинчатыми элементами 1 и 2. С их помощью реперный параллелепипед крепят к вязкой оттискной массе, находящейся в полости рта, до ее отверждения. При этом параллелепипед ориентируют взаимно-перпендикулярными гранями параллельно окклюзионной, сагиттальной и туберальной плоскостям, а затем выступающие пластины параллелепипеда вдавливают в оттискную массу. После затвердевания оттискной массы получают неразъемный окклюзионно-реперный шаблон: показан на ФИГ.2 совмещенным с физическими моделями верхнего и нижнего зубных рядов.

Окклюзионно-реперный шаблон сканируют и используют, чтобы сопоставить выполняемые 3D-модели зубных рядов по окклюзии. Для этого предварительно изготавливают, по снимаемым оттискам, физические модели обоих зубных рядов. Заложенной в медицинский сканер программой предусмотрено сканирование последовательно моделей верхнего, а затем нижнего зубных рядов, после чего запрашивается окклюзионно-реперный шаблон. Его накладывают на модель нижнего зубного ряда по зубным отпечаткам и производят сканирование, в том числе отпечатков верхних зубов. Это позволяет осуществить присоединение 3D-модели верхнего зубного ряда: см. ФИГ.3. Таким образом получают 3D-модели обоих зубных рядов, правильно сопоставленные в положении привычной окклюзии.

Дополнительно к описанным операциям способ согласно изобретению включает также создание оптического слепка черепно-лицевой области головы при нахождении зубных рядов в сомкнутом положении привычной окклюзии, а также создание аналогичного слепка с размещенным (удерживаемым) во рту окклюзионно-реперным шаблоном: см. ФИГ.4. Оба эти слепка совмещают по точечным виртуальным маркерам (меткам), нанесенным на лобной поверхности головы.

Таким образом, получают пять 3D-моделей:

- верхнего зубного ряда - МОДЕЛЬ 1,

- нижнего зубного ряда - МОДЕЛЬ 2,

- окклюзионно-реперного шаблона - МОДЕЛЬ 3,

- головы с сомкнутыми зубными рядами - МОДЕЛЬ 4,

- головы с сомкнутыми зубными рядами, с окклюзионно-реперным шаблоном во рту - МОДЕЛЬ 5.

Далее перечисленные пять МОДЕЛЕЙ совмещают, пользуясь окклюзионно-реперным шаблоном (с нанесенными на грани параллелепипеда маркерами), в промежуточную комплексную 3D-модель: см. ФИГ.5. В заключительной операции из этого цифрового изображения удаляют МОДЕЛЬ 3 и МОДЕЛЬ 5. Конечным результатом является комплексная 3D-модель головы с корректно расположенными в ней зубными рядами, находящимися в положении привычной окклюзии: ФИГ.6.

Дополнительно к изложенному описанию предлагаемого способа необходимо отметить следующее:

1) Реперный параллелепипед проектируют компьютерным методом, при помощи 3D-плоттера, и изготавливают из предлагаемого к плоттеру материала (например, кварцевый песок с клеящим составом). Оптимальные для параллелепипеда размеры одновременно являются максимально возможными для используемого медицинского сканера (мм): длина (по направлению к зубам) 20±2, ширина 50±5, высота 20±2. Эти размеры, не создавая неудобств для пациента при удержании окклюзионно-реперного шаблона во рту, обеспечивают высокую точность при последующем сопоставлении 3D-моделей; для повышения точности и облегчения операции на одну или несколько граней параллелепипеда наносят виртуальные точечные маркеры (при помощи специальной компьютерной программы).

2) Для предлагаемого способа является частным случаем описанное крепление реперного параллелепипеда к двойному ортопедическому оттиску посредством выступающих из грани параллелепипеда элементов в виде пластин. Вид этих элементов, их количество и расположение могут быть различными.

Описанный согласно изобретению способ обеспечивает получение точной 3D-модели головы с корректно расположенными в ней зубными рядами, находящимися в положении привычной окклюзии. Полученная окончательная 3D-модель «голова-зубные ряды» обеспечивает возможность диагностики зубочелюстной системы в степени, необходимой и достаточной для проведения успешного ортодонтического лечения широкого контингента пациентов, с наглядным представлением прогнозируемых результатов, включая возможность осуществления антропометрических расчетов для лица и зубных рядов. Таким образом, подтвержден ожидаемый от изобретения технический результат.

Изобретение осуществимо на базе современных технологий и оборудования.

1. Способ компьютерной визуализации зубных рядов в голове путем сопоставления цифровых изображений, включающий изготовление физических моделей верхнего и нижнего зубных рядов с последующим их сканированием; получение оптического слепка черепно-лицевой области головы и аналогичного слепка с размещенным во рту ортопедическим оттиском с присоединенным к нему реперным объектом; формирование из отдельных 3D-моделей промежуточной комплексной модели с последующим удалением из нее ряда фрагментов для получения окончательной 3D-модели, отличающийся тем, что ортопедический оттиск выполняют для окклюзионных поверхностей обоих зубных рядов одновременно, в положении привычной окклюзии; реперный объект изготавливают в форме прямоугольного параллелепипеда и присоединяют к оттиску спереди в области фронтальной группы зубов, при нахождении вязкой оттискной массы в полости рта для образования неразъемного окклюзионно-реперного шаблона после отверждения массы, причем взаимно-перпендикулярные грани реперного параллелепипеда ориентируют параллельно окклюзионной, сагиттальной и туберальной плоскостям; 3D-модели обоих зубных рядов сопоставляют по окклюзионно-реперному шаблону; оптические слепки черепно-лицевой области головы получают при нахождении зубных рядов в сомкнутом положении привычной окклюзии; в промежуточную комплексную модель включают правильно сопоставленные 3D-модели верхнего зубного ряда и нижнего зубного ряда, окклюзионно-реперного шаблона и обоих оптических слепков; из промежуточной комплексной модели удаляют модель окклюзионно-реперного шаблона и модель черепно-лицевой области головы с шаблоном во рту, получая окончательную 3D-модель «голова-зубные ряды».

2. Способ компьютерной визуализации по п.1, отличающийся тем, что крепление реперного параллелепипеда к ортопедическому оттиску осуществляют посредством выступающих из грани параллелепипеда, преимущественно пластинчатых, элементов, вдавливаемых в оттискную массу.

3. Способ компьютерной визуализации по п.1, отличающийся тем, что реперный параллелепипед имеет размеры (мм): длина по направлению к зубам 20±2, ширина 50±5, высота 20±2.