Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по медицине
На правах рукописи
Полякова Маргарита Васильевна
КОМПЬЮТЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБНЫХ РЯДОВ ПОЛНЫХ СЪЁМНЫХ ПРОТЕЗОВ
14.01.14 - Стоматология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Москва - 2012
Работа выполнена в ФГБУ Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Научный руководитель:
д.м.н., профессор Ряховский Александр Николаевич
Официальные оппоненты:
осев Федор Федорович Ц д.м.н., профессор, заведующий кафедрой ортопедической стоматологии Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М.В. Владимирского (МОНИКИ).
Олесова Валентина Николаевна Ц д.м.н., профессор, заведующая кафедрой клинической стоматологии и имплантологии ФГОУ ДПО Институт повышения квалификации Федерального медико-биологического агентства России.
Ведущая организация:
ГБОУ ВПО Московский государственный медико-стоматологический университет Минздрава России
Защита состоится л 19 декабря 2012аг. в 1000 часов на заседании Диссертационного совета (Д.208.111.01) в ФГБУ Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Минздрава России по адресу: 119991, г. Москва, ул. Тимура Фрунзе, д.16.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Минздрава России по адресу: 119991, г. Москва, ул.аТимура Фрунзе, д.16.
Автореферат разослан л 2012г.
Ученый секретарь
Диссертационного совета
кандидат медицинских наук Гусева И.Е.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
По официальным прогнозам доля пожилых людей к 2015 году составит около 24% от всего населения России. В этой связи рост числа пациентов с полной потерей зубов диктует необходимость создания более оперативных способов обеспечения нуждающихся стоматологической помощью (Марков Б.П., 2001, Мойсюк К.В., 2006, Кулаков А.А., 2010). С другой стороны, активно развиваются CAD/CAMЦтехнологии, применение которых уже не ограничивается областью несъемного протезирования. Их главными преимуществами перед традиционными способами являются быстрота и точность изготовления реставраций (Кулагин В.В., 2002, Чиканов С.В., 2002, Вольвач С., 2004, Luthardt et al. R.G., 2004, Шишикин А., 2007, Зленко Н., 2008, Ряховский А.Н. с соавт.,2009, Смирнов А.Г., 2006). В то же время разработанные зарубежными авторами способы автоматизированного изготовления полных съемных протезов пока еще несовершенны и имеют один общий недостаток, заключающийся в отсутствии этапа проверки виртуально смоделированного протеза относительно лицевых признаков (Busch M., 2006, Sun Y., 2008, 2009). То есть протез, изготовленный с помощью станка с числовым управлением, предлагается пациенту без примерки, что может стать причиной неудовлетворительного эстетического результата, неудовлетворенности пациента и необходимости повторного изготовления протеза. Следует отметить, что потеря функциональных и эстетических ориентиров при полном отсутствии зубов затрудняет выбор способа постановки (Войтяцкая И.В., 2009). Кроме того, в 20% случаев после рационального протезирования при полной потере зубов усиливается дисгармония лицевой области (Войтяцкая И.В., Канунникова С.В., 2007). Однако пациенты при обращении в клинику хотят не только восстановить функцию зубочелюстной системы, но и улучшить контуры нижней трети лица. В современной стоматологии эстетическая реабилитация пациентов особенно актуальна (Воронов А.П., 2009, Nitschke I., Muller F., 2004, Lyndon F. Cooper, 2008).
Система трехмерной визуализации лица и зубных рядов, разработанная А.Н.Ряховским и В.В. Левицким (2008), позволяет наиболее эффективно спланировать эстетический результат ортопедического лечения несъемными конструкциями протезов. Однако для виртуального моделирования зубных рядов полных съемных протезов данная система ранее не применялась.
Таким образом, разработка алгоритма компьютерного проектирования зубных рядов с учетом лицевых признаков является актуальной задачей, решение которой позволит в перспективе развития компьютерных технологий в области съемного протезирования оптимизировать автоматизированный способ изготовления полных съемных протезов.
Цель исследования
Повышение эффективности ортопедического лечения полными съемными протезами на основе применения CAD/CAM-технологий.
Задачи исследования
1. Разработать методику виртуального совмещения трехмерной модели лица и виртуальных моделей беззубых челюстей пациента.
2. Изучить изменения контура мягких тканей нижней трети лица на этапах ортопедического лечения полными съемными протезами с помощью лицевого сканирования.
3. Создать базу цифровых трехмерных моделей искусственных зубов для полных съемных протезов.
4. Разработать алгоритмы виртуального проектирования искусственных зубных рядов (в соответствии с правилами среднеанатомической постановки, постановки по индивидуальным окклюзионным поверхностям, постановки по сферической поверхности, при полной потере зубов на верхней челюсти).
Научная новизна
Впервые разработана методика сопоставления трехмерных моделей лица пациента и беззубых челюстей в трехмерном пространстве в анатомически правильном положении относительно друг друга. Доказана необходимость использования реперного объекта для анатомически корректного сопоставления виртуальных трехмерных моделей лица пациента и беззубых челюстей с помощью компьютерной томографии экспериментальной модели. Дана объективная оценка точности сопоставления моделей.
Впервые в ортопедической стоматологии трехмерное сканирование лица пациента было использовано для анализа изменений контура мягких тканей нижней трети лица на этапах ортопедического лечения при полной потере зубов на верхней челюсти. Дана объективная оценка перемещения мягких тканей нижней трети лица в трех направлениях на этапах ортопедического лечения.
Впервые трехмерная модель лица была использована для виртуального проектирования зубных рядов при полном отсутствии зубов.
Разработаны алгоритмы компьютерного проектирования зубных рядов полных съемных протезов по четырем методикам постановки зубов (среднеанатомической, сферической (с использованием калотты), индивидуальным окклюзионным поверхностям, при полной потере зубов на верхней челюсти).
Практическая значимость работы
Разработан способ фиксации реперного объекта на поверхности прикусного шаблона и алгоритм сопоставления виртуальной модели лица пациента и его беззубых челюстей в анатомически правильном положении.
Разработанный алгоритм виртуального проектирования зубных рядов по различным методикам постановки может быть эффективно использован для последующего изготовления полных съемных протезов с помощью CAD/CAM-технологий.
Созданная база данных электронных моделей гарнитурных зубов может быть использована для проектирования зубных рядов полных съемных протезов.
По результатам исследования обосновано использование вестибулярной поверхности прикусного шаблона в качестве ориентира для виртуальной постановки фронтальных зубов верхней челюсти с целью достижения гармоничного моделирования контура мягких тканей нижней трети лица будущим полным съемным протезом.
ичный вклад автора
Автором проведен сбор и анализ литературы по теме исследования. Автор принимал непосредственное участие в подборе пациентов для исследования, в планировании исследования и анализе результатов исследования.
Автором лично создана эталонная экспериментальная модель для изучения точности совмещения и проведен анализ точности совмещения различными методами.
Автор принимал непосредственное участие в получении виртуальных трехмерных моделей всех объектов исследования с помощью трехмерного сканирования.
Автором лично разработан алгоритм виртуальной постановки зубов по различным методикам, а так же сформулированы выводы и практические рекомендации.
Научные положения, выносимые на защиту
1. Реперный объект, укрепленный на прикусном шаблоне верхней челюсти, позволяет с высокой точностью расположить виртуальные модели беззубых челюстей в анатомически правильном положении относительно виртуальной модели лица пациента в трехмерной сцене моделирования.
2. Алгоритм трехмерного компьютерного проектирования зубных рядов полных съемных протезов аналогичен постановке искусственных зубов, применяемой при традиционных способах изготовления протезов.
3. Использование вестибулярной поверхности прикусного шаблона в качестве ориентира для виртуальной постановки передних зубов верхней челюсти позволяет воспроизвести контур мягких тканей нижней трети лица, смоделированный на клиническом этапе определения центрального соотношения.
Внедрение результатов работы в практику
Результаты исследования внедрены в учебный процесс в форме учебных лекций и семинаров в отделении современных технологий протезирования. Разработанный алгоритм совмещения цифровых трехмерных моделей лица пациента и его беззубых челюстей, а так же алгоритм виртуального проектирования зубных рядов являются основой для дальнейших разработок в области компьютерного проектирования и автоматизированного производства полных съемных протезов.
Апробация диссертации
Материалы диссертации доложены на первой научно-практической конференции молодых ученых Инновационная наука - эффективная практика (Москва, 2010г.), на 28-м международном стоматологическом форуме Дентал-Экспо 2010, Москва.
Диссертационная работа апробирована на заседании сотрудников отделения современных технологий протезирования, отделения ортодонтии, отделения сложного челюстно-лицевого протезирования, ортопедической стоматологии и имплантологии ФГБУ ЦНИИС и ЧЛХ Минздравсоцразвития России.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, 3 из них в рецензируемом ВАК издании, получен патент на изобретение Способ изготовления полного съемного протеза с помощью виртуального моделирования № 2400179.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 135 страницах машинописного текста и состоит из введения, 3 глав, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего в себя 243 источника, из них 101 отечественных и 142 зарубежных авторов. Материал диссертации иллюстрирован 58 рисунками и содержит 3 таблицы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материал и методы исследования
В исследовании принимало участие 10 пациентов с диагнозом полная потеря зубов на верхней челюсти в возрасте от 48 до 74 лет.
При разработке алгоритма компьютерного проектирования искусственных зубных рядов участвовало 6 пациентов: 4 пациента с диагнозом полная потеря зубов, 2 пациента с диагнозом полная потеря зубов на верхней челюсти. Клиническое обследование проводилось в соответствии с общепринятой схемой: опрос, осмотр, заполнение медицинской карты.
Диагноз полное отсутствие зубов ставили на основании клинического осмотра и рентгенологического обследования.
Для оценки точности совмещения виртуальной модели лица и беззубых челюстей была создана эталонная модель - голова фантома, изготовленная из плотной резины и полая внутри (рис.1А). Гипсовые модели беззубой верхней челюсти и зубов-антагонистов, сопоставленные посредством воскового прикусного шаблона, размещали внутри неё напротив ротового отверстия и укрепляли неподвижно во избежание смещения. Ротовое отверстие с обнажением вестибулярной поверхности прикусного шаблона моделировало улыбку.
А Б
Рис. 1. А- Эталонная модель с прикусным шаблоном без реперного объекта,
Б Ц реперный объект, укрепляемый на шаблоне.
Для сравнения были выбраны два варианта совмещения:
1. По фрагменту вестибулярной поверхности прикусного шаблона, обнажаемого при улыбке.
2. По реперному объекту, укрепляемому на вестибулярной поверхности прикусного шаблона. Реперный объект представлял собой небольшое количество оттискного материала высокой вязкости, укрепленного на поверхности воскового прикусного шаблона с помощью зуботехнических пинов для разборных моделей. Ответная пластиковая часть пинов размещалась непосредственно в прикусном шаблоне (рис.1Б). Таким образом, реперный объект мог крепиться к шаблону неоднократно в одном и том же положении и не изменять рельеф поверхности прикусного шаблона.
Эталонную модель сканировали лицевым оптическим сканером FaceScan III (Breuckmann, Германия). Работа данного сканера основана на технологии фотограмметрии со структурированной подсветкой. Источник света - галогеновая лампа 100 Вт., разрешающая способность 0,43 мм, точность сканирования 200 мкм. В результате сканирования получали две виртуальные модели: с реперным объектом и без него.
Затем проводили компьютерную томографию эталонной модели на конусно-лучевом компьютерном томографе NEW Tom 3G QR-DVT-9000 (Италия), толщина томографического среза 1 мм, сканируемая область 15 х 15 см. Данные компьютерной томографии из формата DICOM конвертировали в *.stl формат. Изображения лица и модели верхней челюсти выделяли отдельно друг от друга в два соответствующих *.stl файла, при этом положение виртуальных КТ-модели лица и КТ-модели верхней челюсти в системе координат оставалось неизменным.
После получения компьютерной томограммы гипсовые модели извлекали и сканировали модель верхней челюсти с прикусным шаблоном и с реперным объектом. Затем реперный объект снимали и сканировали отдельно вестибулярную поверхность прикусного шаблона. После чего была получена виртуальная Scan-модель верхней челюсти без воскового прикусного шаблона. Для сканирования был использован трехмерный лазерный сканер Picza LPX-250 (Roland DG Corp., Япония).
В программе трехмерного редактирования Rapid Form 2006 Basis (INUS Technology, Южная Корея) проводили совмещение КТ-модели лица и Scan-модели лица с реперным объектом, затем на прикусном шаблоне (или реперном объекте) выделяли участок поверхности, по которому проводили совмещение со Scan-моделью лица. Совмещали виртуальную модель верхней челюсти и модель прикусного шаблона с реперным объектом, удаляли все виртуальные модели кроме Scan-модели верхней челюсти и КT-модели верхней челюсти. Среднее и максимальное расстояние между ними рассчитывалось автоматически с помощью специальной программной функции.
Для разработки алгоритма компьютерного проектирования зубных рядов создавали цифровые трехмерные модели беззубых челюстей пациента.
С этой целью определяли центральное соотношение с помощью прикусных шаблонов на жестких базисах (Supertec, DMG, Германия), получали функциональные оттиски с помощью тех же шаблонов, используя их в качестве индивидуальных ложек. Прикусные шаблоны и оттиски, скрепленные между собой воском в центральном соотношении, помещали в камеру лазерного сканера Picza LPX-250 (Roland DG Corp., Япония) и сканировали со всех сторон. Затем прикусные шаблоны разъединяли и сканировали отдельно каждый прикусной шаблон со всех сторон, получая, таким образом, окклюзионную поверхность каждого шаблона с прилегающими поверхностями (оттиски).
Для постановки искусственных зубов по индивидуальным окклюзионным поверхностям готовили воскабразивную смесь по рецепту, предложенному М.А. Нападовым и А.Л. Сапожниковым (1972), из которой получали воскабразивные прикусные шаблоны и укрепляли на жестких базисах.
Виртуальные модели зубов получали путем сканирования гарнитурных зубов различных форм и размеров с помощью стоматологического трехмерного сканера hiScan (Hint-Els, Германия).
Для получения трехмерной модели лица пациента использовали лицевой сканер FaceScan III (Breuckmann, Германия). Процесс сканирования занимал 2-3 секунды. Пациент во время сканирования находился на расстоянии от 0,7 м до 1,0 м от сканера, сохраняя при этом неподвижность.
В данном исследовании использовалась программа-редактор трехмерных моделей Rapid Form 2006 Basis (INUS Technology, Южная Корея). Это универсальный графический пакет, предназначенный для обработки, данных, полученных с любых видов трехмерных сканеров.
Программа имеет функцию объединения нескольких частных фрагментов (сканов) объекта в целую модель тремя различными способами, подобно другим такого рода графическим редакторам. Также есть опции для создания кривых на модели, измерения расстояния между точками и плоскостями, анализа свойств виртуальной модели и визуальной оценки качества совмещения моделей.
Для оценки изменений контура мягких тканей нижней трети лица на этапах ортопедического лечения в фиксированных кожных антропометрических точках получали цифровые трехмерные модели лица пациентов: 1) в состоянии физиологического покоя мышц с нефиксированной высотой прикуса, М1; 2) с прикусными шаблонами в полости рта, фиксированными в центральном соотношении, М2; 3) с протезами в полости рта в положении центральной окклюзии, М3. Протезы были изготовлены традиционным способом, постановку зубов во всех случаях осуществляли в окклюдаторе по М.Е. Васильеву, вестибулярная поверхность прикусного шаблона была использована в качестве ориентира при постановке фронтальных зубов в вестибулооральном направлении.
Во всех случаях пациента просили держать губы сомкнутыми без напряжения. Вестибулярная поверхность прикусного шаблона была скорректирована врачом на этапе определения высоты прикуса и центрального соотношения для создания необходимой поддержки мягких тканей нижней трети лица.
Все три модели совмещали в программе трехмерного редактирования автоматическим способом. На каждой модели отмечали антропометрические точки, расположенные в зонах наибольших изменений мягких тканей нижней трети лица и наиболее четко маркируемые на трехмерных моделях: sn (subnasale), ls (labiale superius), sto (stomion), li (labiale inferius), sl (sublabiale), pg (pogonion), (Swennen C., 2006). Зоны наибольших изменений были определены с помощью программного инструмента, измеряющего расстояние между двумя совмещенными моделями. Это область верхней губы, нижней губы, область подбородка.
Степень и направление перемещения мягких тканей из положения физиологического покоя в положение центральной окклюзии при наложении протеза или прикусного шаблона оценивали с помощью разности координат (x, y, z) этих точек: М2-М1, М3-М1.
Статистическую обработку данных проводили в программе SPSS Statistics 17.0, использовали тест Колмогорова-Смирнова, параметрический критерий Стьюдента и непараметрический критерий Манна-Уитни для сравнения значений двух независимых выборок. В данном случае применение непараметрического критерия было призвано подтвердить или опровергнуть полученный с помощью параметрического критерия результат.
Для характеристики выборочной совокупности применяли элементы описательной статистики: среднее арифметическое; среднее квадратическое (или стандартное) отклонения, ошибка средней. В качестве порогового уровня статистической значимости было принято значение 0,05.
Результаты собственных исследований и их обсуждение
При сравнении двух способов совмещения трехмерной модели лица и виртуальной модели беззубой верхней челюсти достоверно определено, что точность совмещения по реперному объекту превосходит точность совмещения по фрагменту вестибулярной поверхности прикусного шаблона в среднем на 2,880,65 мм (р < 0,01), максимальное расстояние между моделями при совмещении по реперному объекту меньше в среднем на 6,591,33 мм по сравнению со вторым способом совмещения (табл. 1). Большая погрешность при совмещении может привести к неправильному подбору длины фронтальной группы зубов. В итоге готовый протез и, следовательно, реальный внешний вид улыбки пациента не будет соответствовать виртуальной модели, что может привести к необходимости переделки протеза. На основании проведенного исследования рекомендуем следующий алгоритм создания трехмерной сцены для компьютерного моделирования зубных рядов полных съемных протезов, где виртуальная модель лица пациента и модели беззубых челюстей будут расположены в анатомически правильном положении.
1. Получение трехмерных моделей лица пациента в улыбке с реперным объектом, укрепленном на прикусном шаблоне, и без него.
2. Получение трехмерных моделей прикусного шаблона с реперным объектом и без него.
3. Последовательное совмещение виртуальных моделей лица и прикусного шаблона через выделенный фрагмент поверхности на реперном объекте.
Следует отметить, что такая точность совмещения может быть связана с особенностью сканирования использованного в данном исследовании сканера и подобных приборов, сканирующих объект из одной и единственной позиции. Совершенствование технических характеристик лицевых сканеров в будущем позволит оптимизировать процесс анатомически правильного расположения трехмерных моделей относительно друг друга.
Таблица 1
Сравнительный анализ способов совмещения, мм
Расстояние между моделями Scan-CT | Способ совмещения | n | Среднее расстояние, мм () | t-критерий |
cреднее | По реперному объекту | 10 | 0,5610,142 | 4,380 |
По прикусному шаблону | 10 | 3,4430,642 | ||
максимальное | По реперному объекту | 10 | 2,0750,355 | 4,919 |
По прикусному шаблону | 10 | 8,6661,291 |
Анализ изменений контура мягких тканей нижней трети лица на этапах ортопедического лечения не выявил достоверных различий перемещения мягких тканей при наложении протеза и при наложении прикусного шаблона (р>0,05) во всех трех направлениях (рис.2,3,4). Степень перемещения мягких тканей нижней трети лица из положения физиологического покоя в положение центрального соотношения при наложении прикусного шаблона и протеза представлены в табл. 2.
Таблица 2
Изменение пространственного расположения каждой антропометрической точки при перемещении мягких тканей нижней трети лица из положения физиологического покоя в положение центрального соотношения при наложении прикусного шаблона и протеза
| Перемещение мягких тканей | Абсолютная разность координат антропометрической точки при наложении прикусного шаблона (M2-M1, n=10) | Абсолютная разность координат антропометрической точки при наложении протеза (M3-M1, n=10) | |
Антропо-метрическая точка | координаты | Среднее арифметическое, мм ( ) | Среднее арифметическое, мм ( ) |
sn | x | 0,3010,112 | 0,2180,068 |
y | 0,7670,221 | 0,8680,184 | |
z | 0,6990,238 | 0,8090,219 | |
ls | x | 0,5470,198 | 0,4390,112 |
y | 3,3772,217 | 3,3942,262 | |
z | 2,3390,560 | 2,1050,442 | |
| sto | x | 0,5310,219 | 0,2570,048 |
y | 1,4100,578 | 1,5890,643 | |
z | 1,2960,329 | 1,3530,288 | |
| li | x | 0,5230,213 | 0,2730,070 |
y | 2,5160,788 | 2,7300,860 | |
z | 0,3930,623 | 0,5690,138 | |
sl | x | 0,5370,238 | 0,2520,066 |
y | 2,2970,649 | 2,2320,885 | |
z | 0,4610,193 | 0,3970,143 | |
| pg | x | 0,6020,180 | 0,4300,183 |
y | 3,7541,136 | 3,3010,975 | |
z | 0,6520,177 | 0,5400,220 | |
Перемещение мягких тканей в трансверзальной плоскости (ось ОХ) минимально по сравнению с двумя другими направлениями и в среднем составило 0,3-0,7мм, межгрупповые различия не являются статистически значимыми (p >0,05) (рис. 2).
Рис. 2. Перемещение мягких тканей в трансверзальном направлении (по оси ОХ) при наложении протеза (m3-m1) и прикусного шаблона (m2-m1) из положения физиологического покоя.
Перемещение мягких тканей по вертикали (ось ОY) наиболее выражено по сравнению с сагиттальным и трансверзальным направлениями во всех антропометрических точках как при наложении прикусного шаблона, так и при наложении готового протеза. Наибольшее перемещение мягких тканей в вертикальном направлении отмечено в точках pg, li, ls, и в меньшей степени в точках sl, sn и sto (рис. 3).
Рис.3. Перемещение мягких тканей в вертикальном направлении (по оси ОУ) при наложении протеза (m3-m1) и прикусного шаблона (m2-m1) из положения физиологического покоя.
В сагиттальной плоскости перемещение мягких тканей вперед более выражено в точках зоны верхней губы ls, sto и в меньшей степени в точке sn по сравнению с зоной нижней губы (точка li), подбородочной складки (точка sl), подбородка (точка pg) (рис. 4).
Рис.4. Перемещение мягких тканей при наложении протеза (m3-m1) и прикусного шаблона (m2-m1) в сагиттальной плоскости (по оси OZ) из положения физиологического покоя.
Отсутствие статистически значимой разницы изменений контура мягких тканей при наложении протеза и прикусного шаблона свидетельствует о воспроизводимости смоделированного с помощью прикусного валика положения мягких тканей. Таким образом, вестибулярная поверхность прикусного шаблона может служить ориентиром при компьютерном моделировании зубных рядов.
При создании базы данных искусственных зубов виртуальные модели гарнитурных зубов, полученные с помощью сканирования, объединяли в блоки передних или боковых зубов, или целые зубные ряды. Виртуальные наборы гарнитурных зубов представляли собой электронные файлы c расширением *.mdl. База данных, созданная в рамках этого исследования, является экспериментальной и содержит один образец боковых верхних и нижних зубов, один образец нижних фронтальных зубов и три образца верхних фронтальных зубов. Для практического применения необходимо дальнейшее наполнение базы данных образцами различных гарнитуров.
Было разработано несколько вариантов алгоритма компьютерного моделирования зубных рядов в зависимости от методики постановки зубов, применяемой при традиционном способе изготовления полных съемных протезов. Анатомическая постановка зубов по Васильеву (лпо стеклу), постановка по сферической поверхности, постановка по индивидуальным окклюзионным поверхностям, разработанная М.А. Нападовым и А.Л. Сапожниковым (1972) считаются классическими и наиболее известными в нашей стране вариантами. Их методические рекомендации легли в основу алгоритма виртуального проектирования зубных рядов различными методами.
Некоторые этапы алгоритма в каждом варианте отличаются друг от друга, в зависимости от особенностей той или иной методики постановки зубов. Поэтому ниже приведен алгоритм проектирования в целом, а затем перечислены отличительные особенности алгоритма для разных типов постановки.
Первый этап - создание комплекса виртуальных моделей - включает в себя получение трехмерной модели улыбающегося лица пациента с прикусными шаблонами в полости рта с помощью лицевого сканера; сканирование прикусных шаблонов и оттисков фрагментами с последующим построением полной модели на основе корреляционного анализа смежных областей фрагментов; импорт полученных сканов в рабочую среду программы; выравнивание всех объектов сцены относительно взаимно перпендикулярных плоскостей - сагиттальной, горизонтальной и фронтальной, соответствующих осям OX,OY,OZ системы координат экрана;
совмещение модели лица и моделей челюстей (рис.5).
Рис. 5. Ориентирование комплекса совмещенных моделей относительно плоскостей ОХ, OY,OZ.
Второй этап: выделение внутриротовых ориентиров, важных для постановки зубов. Создание кривых посередине альвеолярного гребня виртуальной модели верхней и нижней челюстей; создание межальвеолярных линий путем соединения точек на кривых верхней и нижней челюстей; маркировка центра резцового сосочка.
Третий этап - постановка зубов - включает в себя импорт из базы данных электронных моделей; постановку фронтальных зубов верхней челюсти, ориентируясь на окклюзионную плоскость и вестибулярную поверхность прикусного валика (рис.6). Для контроля правильного расположения центральных резцов в вестибулооральном направлении может быть использована функция определения расстояния от точки до плоскости, а именно от середины резцового сосочка до вестибулярной поверхности центральных резцов. Совпадение стоматологической средней линии со средней линией лица оценивали с помощью срединно-сагитальной плоскости. На этапе постановки фронтальных зубов по любой из методик проверяли соответствие формы и размера зубов форме лица пациента. Виртуальная модель лица служила главным ориентиром.
Рис. 6. Постановка фронтальных зубов верхней челюсти по вестибулярной поверхности прикусного шаблона.
Положение каждого зуба индивидуализировали в соответствии с методическими рекомендациями для выбранного способа постановки с помощью специальных программных инструментов. При постановке боковых зубов нижней челюсти следили за тем, чтобы межальвеолярные линии проходили через центральные фиссуры.
Четвертый этап - проверка постановки зубов относительно лицевых признаков с помощью виртуальной модели лица. Оценивали уровень расположения окклюзионной плоскости, наличие щечных коридоров, совпадение лицевой и стоматологических средних линий. На этом этапе можно провести индивидуализацию зубного ряда в переднем отделе, например, путем незначительного поворота боковых резцов. Следует подчеркнуть, что данный этап, крайне важный с точки зрения достижения удовлетворительного эстетического результата протезирования, отсутствует в подобных разработках зарубежных авторов (рис.7).
Виртуальную анатомическую постановку зубов по М.Е. Васильеву проводили в соответствии с методическими рекомендациями (Калинина Н.В., Загорский В.А, 1990), аналогом стекла служила виртуальная плоскость, проходящая через окклюзионную поверхность прикусного шаблона.
Рис. 7. Проверка виртуальной постановки зубов.
Алгоритм виртуальной постановки зубов по сферической поверхности основан на концепции биофункциональной системы протезирования (Fiedler K., 2006). Сферическую поверхность имитировала виртуальная калотта, полученная путем сканирования физической двухмерной калотты артикулятора Stratos-200 трехмерным лазерным сканером.
Особенность моделирования зубного ряда верхней челюсти при наличии зубов-антагонистов заключается в правильном расположении виртуальной модели антагонистов относительно протезного ложа верхней челюсти. Сначала виртуальная модель антагонистов, полученная путем сканирования гипсовой модели нижней челюсти трехмерным лазерным сканером, предварительно очищенная от шумов и некачественных полигонов, помещается как можно более точно под виртуальной окклюзионной поверхностью прикусного шаблона верхней челюсти, на котором имеются отпечатки зубов-антагонистов. Затем проводится совмещение модели антагонистов и прикусного шаблона по выделенному фрагменту окклюзионной поверхности зубного ряда нижней челюсти. Этот фрагмент имеет схожий рельеф для обеих виртуальных моделей. Для проверки точности совмещения используется функция сечения модели. Моделирование верхнего зубного ряда начинали с фронтальной группы зубов, устанавливая их в соответствии с правилами, общими для всех вариантов алгоритма. Боковые зубы устанавливали посередине альвеолярного гребня, контролируя окклюзионные контакты с зубами-антагонистами.
Для виртуальной постановки зубов по индивидуальным окклюзионным поверхностям были получены цифровые модели индивидуально притертых воскабразивных валиков. Постановку зубов осуществляли, следуя методическим рекомендациям (Нападов М.А., Сапожников А.Л., 1972). Окклюзионная поверхность нижнего воскабразивного валика представляет собой индивидуализированную протетическую плоскость, по которой осуществляется постановка зубов верхней челюсти.
Таким образом, любая методика постановки может быть реализована в трехмерном пространстве компьютерной программы. На этом звено компьютерного моделирования полных съемных протезов в технологической цепочке не заканчивается. Следующим звеном развития этой технологии следует рассматривать виртуальное моделирование базиса протеза на основе смоделированного зубного ряда и его изготовление с помощью CAM-оборудования. На описанный способ получен патент № 2400179. Однако изготовление базиса протеза с учетом смоделированного зубного ряда носит перспективный характер, требует соответствующей материальной базы, поэтому в данной работе эта задача не решалась.
Выводы
1. Точность совмещения трехмерной модели лица и трехмерной модели беззубой верхней челюсти с использованием реперного объекта, укрепленного на вестибулярной поверхности прикусного шаблона, превосходит точность совмещения по фрагменту вестибулярной поверхности прикусного шаблона в среднем на 2,880,65 мм.
2. Контур мягких тканей нижней трети лица при наложении протеза повторяет контур при наложении прикусного шаблона, поэтому трехмерная модель лица, полученная с прикусным шаблоном в полости рта, может быть использована для виртуального моделирования зубных рядов полных съемных протезов.
3. Получение трехмерных моделей лица на различных этапах протезирования полными съемными протезами позволяет объективизировать степень перемещения мягких тканей в трех плоскостях.
4. В качестве базы данных зубов могут быть эффективно использованы трехмерные сканы гарнитурных зубов существующих фирм-производителей.
- Искусственные зубные ряды при полной потере зубов могут быть смоделированы в виртуальном пространстве по любой из применяемых в современной ортопедической стоматологии методик постановки зубов.
Практические рекомендации
1. Для корректного расположения виртуальной модели протезного ложа беззубой челюсти относительно виртуальной модели лица пациента рекомендуем использовать реперный объект в виде небольшой порции базового оттискного материала, укрепляемый на вестибулярной поверхности прикусного шаблона с помощью зуботехнических пинов или других подобных приспособлений.
2. Для компьютерного проектирования фронтального отдела зубного ряда верхней челюсти при полной потере зубов рекомендуем использовать вестибулярную поверхность прикусного шаблона, предварительно скорректированную для оптимальной поддержки верхней губы.
3. Базу электронных данных рекомендуем наполнять уже готовыми виртуальными зубными рядами, а необходимый размер фронтальных зубов верхней челюсти определять по расстоянию между линиями клыков на прикусном шаблоне, измеренному по дуге.
4. Перед началом постановки зубов по какой-либо методике рекомендуем провести разметку виртуального протезного ложа как на гипсовой модели, в соответствии с методическими рекомендациями и создать все необходимые линии и плоскости для постановки, используя программные инструменты.
5. Для сокращения времени и количества манипуляции во время проектирования все объекты сцены моделирования должны быть ориентированы относительно трех взаимно перпендикулярных плоскостей, соответствующих осям системы координат экрана.
Список научных работ, опубликованных по теме диссертации
1. Патент РФ № 2400179 от 06.07.2009. Способ изготовления полного съёмного протеза с помощью виртуального моделирования. Ряховский А.Н., Полякова М.В. Бюл.2010, №27.
2. Ряховский А.Н., Полякова М.В. Компьютерное проектирование зубных рядов полных съемных протезов // Стоматология.- №2.- 2011.-С.65-70.
3. Ряховский А.Н., Полякова М.В. Изменения контура мягких тканей лица на этапах ортопедического лечения при полной потере зубов на верхней челюсти // Стоматология.- №4.- 2012.-С.41-45.
4. Полякова М.В., Ряховский А.Н. Анализ точности совмещения виртуальных моделей лица и беззубых челюстей пациента различными способами // Институт стоматологии.- № 3.- 2012.-С.24-26.
5. Полякова М.В. Компьютерное проектирование полных съемных протезов // Материалы Первой научно-практической конференции молодых ученых Инновационная наука - эффективная практика.-М., 2010.-С.160-162.
6. Ряховский А.Н., Полякова М.В. Способ изготовления полного съемного протеза с помощью компьютерного моделирования // Материалы международной научно-практической конференции Стоматология славянских государств.- Белгород, 2009.-С. 308-310.
7. Ряховский А.Н., Полякова М.В. Виртуальная постановка искусственных зубов полных съемных протезов // Панорама ортопедической стоматологии.- №3-4.- 2010.-С.3-8.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по медицине