3D-сканирование для создания индивидуальной цифровой модели костей черепа

Проблема

Цифровое планирование в ортопедической, ортодонтической и хирургической стоматологии — одно из перспективных направлений развития отрасли. Сегодня отсутствие CAD-данных не позволяет полноценно взаимодействовать с коллегами и эффективно прогнозировать результат. Имеющиеся концепции и базирующиеся на них технологии (как программные, так и аппаратные) требуют переосмысления проверки с явно прослеживающейся перспективой на получение новых более точных математически, геометрически взаимосвязанных данных.

Имеющиеся в стоматологической отрасли программные продукты как правило привязаны к той или иной концепции и имеют свои функциональные ограничения. 3D-технологии позволяют изучить строение и функцию краниогнатической системы на новом уровне. В связи с этим возникла задача, получения индивидуальных цифровых моделей костей черепа и шейного отдела позвоночника пациентов для анализа и систематизации 3D-измерений по авторской методике.

Например, при выполнении объемных ортопедических реставраций разных типов необходима координация усилий нескольких специалистов. Но на сегодняшний день не существует единого подхода к планированию и проведению лечения, нет единого аппаратно-программного комплекса и современного математически обоснованного метода. Поэтому вопрос выбора методики, которая позволяет увидеть проблему, оценить ситуацию с позитивным контролируемым и воспроизводимым повторно результатом, остро стоит перед стоматологами.

Решение

Доктор Казарян решает эту проблему путем создания единого комплекса 3D-моделей всех необходимых для его работы костей черепа и шейного отдела позвоночника: верхней челюсти, нижней челюсти, височных костей, подъязычной кости, атланто-затылочного сочленения, шейного отдела позвоночника (С1-С7, зависит от технических возможностей), затылочной кости, клиновидной кости, лобной кости, контура губ, контура носа.

— Мне нужно видеть все интересующие меня как стоматолога структуры в качестве отдельных высокоточных 3D-объектов, — рассказывает о своем методе Арсен Казарян. — Имея независимую 3D-модель пациента появляется возможность проводить любые геометрические измерения и использовать методы аналитической геометрии, что крайне важно для стоматологии и антропологии.

Точные трехмерные данные, объединенные в независимую систему, открывают перспективу для выявления нарушений жевательной функции пациентов. 3D-модель позволяет выявить однозначные точки позиционирования черепа в пространстве, что избавляет стоматолога от применения лицевой дуги и дает ему новый инструмент — независимую систему координат.

С помощью высокоточной 3D-печати можно воспроизвести любой участок полученной модели. Это очень важно при планировании хирургической ортопедической и ортодонтической реабилитации.

Описание метода

Первый этап — КТ-исследование головы пациента для захвата всех перечисленных выше структур. Проводится в состоянии привычного прикуса или (при необходимости) определенного врачом.

Полученные DICOM-данные анализируются по зонам интереса в программном обеспечении, распознающем контрастность. Это позволяет выявить отдельные структуры. На сложных объектах применяется ручное или полуавтоматическое конструирование.

По созданным контурам формируются отдельные STL-модели, которые формируют единый комплекс в строго определенной системе координат.

Отдельный технологический этап — интеграция в полученную систему зубных рядов. Конструирование такого количества объектов сложной топографии с разным значением шумов крайне трудоемко и не эффективно. Именно поэтому на данном этапе используется 3D-сканирование. Сначала были созданы гипсовые слепки, которые специалисты Globatek отсканировали с помощью 3D-сканера Artec Spider.

Полученные данные интегрируем в общую CAD-модель черепа пациента.