Содержание

Компьютерное 3D моделирование зубов: особенности и преимущества технологии

Технология 3D моделирования зубов ― это создание протезной конструкции с использованием трехмерной визуализации. Врач видит результат заранее при помощи специальной компьютерной программы. Он точно просчитывает, какой получится результат, еще на этапе подготовки пациента к ортопедическому лечению. Помимо профильного ПО достичь полного совпадения протеза с рельефом челюсти помогают аппарат компьютерной томографии, 3D принтер, оборудование CAD/CAM и другие современные технологии.

Подготовка к установке имплантов в формате 3D

Врач создает на компьютере точную модель зубочелюстного аппарата пациента. Здесь специалист проводит виртуальную хирургию по удалению отслуживших свой срок зубов. На мониторе он видит, в каких конкретно местах обоснована установка имплантатов, исходя из плотности и объема имеющейся кости. Программное обеспечение позволяет выбрать вид и размер имплантов, определить глубину и угол внедрения титановых винтов.

Плюсы 3D моделирования:

  • Имплантолог ставит имплант без повреждений сосудов, нервных окончаний, так как видит правильные места внедрения корней заранее.
  • Риски осложнений при проведении хирургической операции сводятся к нулю.
  • Снижение травматичности окружающих тканей, минимальная реабилитация после имплантации.
  • Создание точного хирургического протокола, где прописаны все необходимые манипуляции по установке импланта.
  • Возможность увидеть результат и показать его пациенту еще на этапе планирования процедуры.

Особенности 3Д моделирования

В специальной программе врач прорабатывает конструкцию протеза. Он выстраивает форму, вид, наклон и расположение будущих зубов на основании анатомии челюстной системы. Это исключает ошибки в будущем, так как результат просчитывается с большой точностью.

Изготовленный по этой технологии ортопедический аппарат хорошо стабилизируется во рту, позволяет получить правильный прикус, равномерно распределить жевательную нагрузку. Такой протез служит своему обладателю несколько десятков лет.

Пройти процедуру 3D моделирования вы можете в нашей стоматологии, записавшись на прием в удобное для вас время.     


3D технологии в стоматологии

Проведение имплантации невозможно без трехмерного моделирования. Создание 3D модели позволяет получить детальную информацию о состоянии челюсти и имеющихся проблемах, которые могут помешать установке имплантов.

На ее основе разрабатывается поэтапный план проведения имплантации, моделируется размещение имплантов выбранного типа. В качестве опции, по итогам трехмерной диагностики создается специальный имплантационный шаблон, используемый в дальнейшем при вживлении имплантов.

В нем, в соответствии с планом лечения, имеются цилиндры из титана, через которые врач будет проводить перфорацию десны и кости. Использование шаблона позволяет делать имплантационное ложе точно в нужном месте и под нужным углом.

Итогом моделирования становится окончательная схема вживления импланта определенного типа, размера и с четко спланированным расположением. Планируется также и протезирование. На завершающем этапе данные передаются компьютеру, и он вытачивает каркас моста на имплантах в полном соответствии с заданными параметрами.

Зачем применяется 3D моделирование?

3D-моделирование напрямую влияет на два обязательных этапа имплантации:

  • диагностику;
  • планирование.

Диагностика. С помощью трехмерного моделирования удается на 2/3 повысить успех диагностики стоматологической патологии. Обычные снимки (прицельный рентген и ортопантомограмма) дают представление лишь о 25-30 процентах тканей, показанных в одной проекции. Это не позволяет своевременно распознать наличие проблем и может снизить успех имплантации.

Применение 3D томографии дает возможность увидеть зубы со всех сторон, оценить ткани, их окружающие, увидеть, что внутри зубов, не вскрывая их. Также трехмерное моделирование позволяет оценить топографию нижнечелюстного нерва, сосудов, состояние суставов, пазух, оценить высоту и объем верхней и нижней челюсти.

Особенно это важно в отношении альвеолярного гребня. Имплантация в этом месте может быть сопряжена с проблемами, вызванными недостаточной высотой тканей. Импланты могут проходить насквозь кость и выходить в гайморову пазуху. Такое осложнение имплантации является частой причиной одонтогенных гайморитов.

Планирование. С помощью трехмерного сканирования удается добиться высокой эффективности имплантации. План операции, тип расположения имплантов — все это тщательно продумывается на первоначальном этапе. По результатам планирования создается специальный шаблон из акрила или других материалов. Его надевают на челюсть во время имплантации, чтобы делать проколы и вживлять импланты точно в тех местах, где нужно.

Итогом трехмерного моделирования является 100-процентное соответствие результата имплантации изначально запланированному. И эта схема действительно работает.

Можно ли обойтись без 3D-технологий при имплантации?

Нет, успех вживления имплантов напрямую зависит от правильного планирования операции. Ни ортопантомограмма, ни рентген не могут служить базой для проведения имплантации. Только КТ, в сочетании с обработкой данных специальной компьютерной программой, могут дать достаточно информации для выбора имплантационного протокола и создания поэтапной схемы вживления.

Благодаря ее наличию снижаются риски, сокращается время хирургического вмешательства, достигается высочайшая точность установки импланта и заранее запланированный результат. Основываясь на результатах 3D-моделирования, врач может быть уверен, что имплант достигнет хорошей первичной стабилизации.

Как проводится компьютерное моделирование? Каковы основные этапы процедуры? Что получается в итоге?

Моделирование проводится по стандартному протоколу в несколько этапов:

  1. Сначала на КТ сканируется вся челюсть. На основании полученных данных с помощью компьютерной программы создается 3D-модель челюстей пациента.
  2. Врач-имплантолог проводит тщательную диагностику, прицельно рассматривая костную ткань, измеряя ее высоту и ширину, определяя — хватит ли ее для размещения импланта выбранного типа.
  3. Составляется виртуальная модель челюсти с вживленными имплантами выбранного типа и размещенным на них протезом. Оценивается, подходит ли угол размещения, длина и тип конструкций. При этом во внимание берут как всю объемную модель, так и послойные кадры — некоторые срезы.
  4. Выбирается оборудование и протокол проведения операции, планируется, при необходимости, костная пластика и ее прогнозируемые (мгновенные и отдаленные) перспективы.

В итоге, 3D моделирование дает прогноз имплантации зубов с учетом физиологических особенностей зубов и тканей челюсти пациента. Это способствует снижению травматичности операции и ускоряет реабилитацию.

Насколько результативным является компьютерное моделирование? Какие преимущества имеет при имплантации?

Проведение томографии позволяет получить 100% информации о зубах и окружающих их тканях для более точной диагностики и планирования. Это безопасный и неинвазивный метод обследования, выполняемый с помощью дентального 3D томографа. Среди основных плюсов процедуры:

  • Точное измерение параметров и состава костной ткани (определение высоты, ширины, плотности, наличия участков остеопороза).
  • Демонстрация челюсти, как в трехмерной, так и двухмерной проекции — послойно, чтобы подробно, до миллиметра, рассмотреть отдельные зоны.
  • Моделирование процесса вживления (опциональный подбор видов импланта, методики и протокола имплантации, варьирование угла вживления).
  • Планирование имплантации с костной аугментацией без ошибок и неточностей (поэтапно — аугментация, перерыв, имплантация — или одновременно обе процедуры).
  • Моделирование протеза по утвержденной схеме вживления имплантов (без ошибок и неточностей).
  • Создание имплантационного шаблона и повышение эффективности приживления.
  • Снижение действия человеческого фактора, сокращение времени операции и ее рисков.
  • Возможность проводить вживление в сложных случаях, при наличии противопоказаний к стандартной процедуре, например — при диабете или гипертонии, то есть тем категориям пациентов, которым ранее имплантация не была доступна.
  • Отсутствие необходимости в диагностической операции для визуализации нервов и сосудов челюсти.
  • Благодаря компьютерному моделированию также, что немаловажно, повышается информированность пациента. Еще на этапе планирования он получает всю необходимую информацию о том, что и как будет делать имплантолог во время операции.

Видя усилия и прогнозируемый результат, легче принять решение и заботиться о достижении намеченных целей.

Как выстраивается 3D модель?

После процедуры КТ, которая длится несколько минут, специальная компьютерная программа обрабатывает кадры, объединяя их в единую трехмерную модель. Далее происходит расслаивание 3D-модели на отдельные слои, которые хранятся в памяти устройства.

В чем отличие 3D моделирования и 4D имплантации?

Это совершенно разные технологии и их не стоит путать. Трехмерное моделирование позволяет планировать процесс имплантации и делать прогноз ее результата. 4D имплантация — это одно из названий базальной методики, при которой в челюсть сбоку вживляются Т-образные импланты.

Эксперт, автор статьи: Ахтанин Александр Павлович

Стоматолог-ортопед, имплантолог

Опыт имплантации 35 лет

Материал обновлен: 11 октября 2021 г.

Другой полезный материал


3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗУБОВ

Пациенты сегодня предъявляют все более высокие требования к результатам ортопедического лечения. Зубные протезы должны выглядеть максимально естественно и привлекательно. Добиться прекрасных результатов помогают современные технологии, применяемые на этапе диагностики. Одна из них – 3D моделирование улыбки. Процедура позволяет продемонстрировать пациенту ожидаемые эстетические и функциональные улучшения.

Как осуществляется виртуальное 3D моделирование

Основой для моделирования являются цифровые снимки пациента. Стоматолог делает фотографии в различных проекциях. Затем изображения обрабатываются при помощи специальной программы. Доктор осуществляет построение контуров зубов, моделирует их форму, размер и другие нюансы. При этом учитываются индивидуальные параметры пациента.

Преимущества метода

  • Пациент может оценить предполагаемые результаты лечения. Он заранее будет знать, как изменится улыбка после протезирования или другой процедуры
  • Пациент согласовывает с доктором все нюансы на стадии планирования. Часто бывает, что после изготовления протеза изменить что-либо нельзя. 3D моделирование помогает избежать разочарования и получить результат, который устроит пациента.
  • Виртуальное планирование помогает добиться идеальной симметрии,гармоничного сочетания зубов, мягких тканей и пропорций лица
  • Данные 3D моделирования передаются в зуботехническую лабораторию, что позволяет зубному технику создать конструкции, в полной мере отвечающие пожеланиям пациента.

Моделирование улыбки в Da Vinci Clinic

Стоматологическая клиника Da Vinci Clinic оснащена самым современным оборудованием. Это позволяет нам предлагать пациентам наиболее прогрессивные услуги мирового уровня. Врачи клиники в совершенстве владеют техникой 3D моделирования зубов. Процедура позволяет нам добиваться прекрасных эстетических результатов при протезировании зубов фронтальной группы. Приглашаем вас пройти обследование и лечение в комфортных условиях Da Vinci Clinic. Записаться на удобное время Вы можете по телефону или через сайт при помощи специальной формы.

Стоматологическая клиника Da Vinci Clinic: 3D моделирование зубов на Полежаевской. 

3D-моделирование зубов, CAD/CAM технологии

Красивая голливудская улыбка – мечта многих людей.

Применение 3D-моделирования в стоматологии дало возможность осуществить ее.

Данная технология позволяет изготавливать точные коронки, виниры и вкладки, проводить полный окклюзионный анализ для более качественного исправления прикуса, протезирования и имплантации зубов.

С помощью трехмерной визуализации врач может продемонстрировать результат и по желанию пациента внести необходимые корректировки.

Целью 3D-моделирования зубов является быстрая и эффективная процедура восстановления зубного ряда.

Благодаря новым технологиям протезы, накладки и виниры изготавливаются с максимальной точностью, поэтому не доставляют никакого дискомфорта с первых дней установки.

Программа показывает модель зубозаменяющей конструкции до малейших деталей с учетом индивидуальных параметров конкретного пациента.

Это дает возможность стоматологу спланировать весь процесс ортопедического лечения для улучшения функциональности и эстетики полости рта.

 

Как работает 3D технология?

 

Врач делает цифровые фотографии челюстно-лицевой области в разных проекциях, компьютерную томографию (КТ), сканирует модели зубного ряда пациента.

Затем эти данные обрабатываются в специальной программе, которая моделирует форму и размер зубочелюстной системы.

Это дает возможность оценить точно состояние мягких и костных тканей, выявить локализацию и плотность контактов.

Специалист проводит проектирование нового зубного ряда, учитывая различные нюансы и предусматривая внешний вид будущей улыбки.

Затем подключенный к компьютеру станок фрезерует протезы из стеклокерамики, цельного фарфора, а также коронки из циркония или титана.

Преимущества 3D-моделирования зубов:

* точность – компьютерная программа улавливает все анатомические особенности организма и создает идентичное изображение;

* безопасность – трехмерная модель позволяет рассмотреть зубочелюстную область под разными углами, что, в свою очередь, способствует правильной установке имплантов без повреждения корней здоровых зубов, нервов, сосудов и гайморовых пазух;

* качество – роботизированное оборудование вытачивает коронки, виниры и вкладки, идеально подходящие для пациента и не вызывающие неудобств;

* скорость – изготовление протезов механическим способом происходит на много быстрее, чем это делает зубной техник вручную;

* практичность – визуализация внешнего вида зубов сводит к минимуму эстетические проблемы, позволяя врачу и пациенту увидеть результат, согласовать и внести правки при необходимости.

 

CAD/CAM-технология в стоматологии

 

Это уникальное соединение создания трехмерной модели зубочелюстной системы (CAD) и компьютеризированного производства протезов (CAM).

Для снятия оптических оттисков применяется интраоральный сканер.

Многие доктора, в том числе и «Дантист&Ко», используют технологию CAD/CAM, потому что она обеспечивает долговечные и эстетичные протезные конструкции.

К тому же автоматизированное изготовление коронок и виниров уменьшает затраты при осуществлении таких процедур.

CAD/CAM-технология работает в несколько этапов:

1. Подготовка зубов и десен к лечению (профессиональная чистка и санация, препарирование и восстановление опорных зубов).

2. Получение информации путем сканирования полости рта.

3. Обработка данных и составление плана устранения проблем зубочелюстной системы с учетом особенностей прикуса, функциональности и эстетических требований пациента.

4. Передача компьютерного файла на фрезер, где из керамического блока вытачивается протез.

5. Готовую реставрацию тонируют специальными красками, покрывают глазурью, запекая в керамической печке, и устанавливают пациенту всего за день.

С помощью CAD/CAM-технологии специалисты могут создать любую высокоточную реставрацию, будь то керамические коронки, накладки, вкладки, опорные структуры для зубов и зубных имплантов или виниры.

 

«Дантист&Ко» дарит идеальную улыбку

 

3D-моделирование в Центре стоматологии и эстетики пользуется большой популярностью как у пациентов, так и у врачей.

Программа легкая в работе, а визуализация результата позволяет оценить правильность лечения еще до его начала.

Это способствует экономии времени и денег клиентов.

Наши опытные специалисты прекрасно владеют современным оборудованием для создания оптических оттисков и трехмерных моделей полости рта.

В своей работе мы прислушиваемся к пожеланиям пациентов, поэтому от нас всегда выходят с радостной улыбкой.

Оптимальные цены на 3D-моделирование зубов – еще одно преимущество «Дантист&Ко».

Приходите на консультацию, мы ждем вас!

Инновации

3d моделирование зубов при протезировании в Минске

Передовые технологии приходят на службу медицине. Одну их таких инноваций стоматология «Виодент» успешно внедряет в свою практику, осваивая возможности 3D-моделирования. Что такое 3D-моделирование? Каким образом его можно использовать при лечении зубов и какие дополнительные возможности получает пациент? Чтобы ответить на эти вопросы, прежде всего надо иметь некоторое представление о стоматологическом «закулисье». Результат успешно поставленной коронки или моста зависит не только от врача-стоматолога, который взаимодействует с пациентом напрямую. Далеко не все знают, что над изготовлением любой разновидности протеза трудится целая команда специалистов – зубных техников. Как нет двух одинаковых отпечатков пальцев, так и не существует двух идентичных друг другу зубных рядов. Размер и форма каждого вашего зуба индивидуальны, и задача зубного техника – создать аналог зуба или зубов, как можно более приближенный к анатомическим особенностям каждого пациента. Только при этом условии искусственные зубы будут максимально удобны и практически неотличимы от естественных.Технология 3D-моделирования позволяет изготовить максимально точную модель будущего протеза, с учетом всех индивидуальных характеристик зубов каждого конкретного человека. Все, что для этого нужно – трёхмерное цифровое изображение челюсти пациента, которое водится в компьютерную программу, 3D-редактор. В этой программе виртуально моделируется будущая коронка или челюсть. По такой 3D-модели создается временная коронка, которая затем изготавливается и устанавливается пациенту. Протез, изготовленный на основе 3D-модели, отличается высокой точностью и, как правило, подходит пациенту уже с первой примерки. Также такая технология позволяет вам на месте оценить удобство будущего протеза. Более того, 3D-моделирование позволяет в разы сократить количество ваших визитов к врачу: дополнительные этапы корректировки минимальны либо вообще не требуются. А если хотите увидеть себя с новыми зубами еще до изготовления протеза, то результаты компьютерного моделирования можно совместить с вашей фотографией и получить наглядную визуализацию. Скорость, точность, высокое качество конечного изделия – преимущества 3D-моделирования в стоматологии сложно переоценить. Наша клиника постоянно развивается и совершенствуется, мы двигаемся в ногу со временем, осваиваем последние технологии и достигаем все новых высот профессионального мастерства. Протезирование зубов с использованием технологии 3D проводится по рекомендации врача, после консультации. Записаться на консультацию к специалистам «Виодент» можно по телефону или через форму на сайте.  

Пациент обратился в нашу клинику с жалобами на отсутствие  жевательных зубов (46, 47, 36, 37) на нижней челюсти и разрушенные зубы в боковых отделах верхней челюсти. После диагностики было установлено, что данные зубы не подлежат лечению. Для восстановления зубных рядов пациенту была предложена дентальная имплантация зубов.

Лечение проходило в несколько этапов:

1 этап. Удалены разрушенные зубы на верхней челюсти(18, 17, 16, 15, 25, 26, 27, 28, 48) и проведена направленная костная регенерация в  этих областях.  Установлены 4 двухэтапных импланта в области жевательных зубов нижней челюсти.

2 этап. Через 3 месяца.Проведена операция синус-лифтинга слева.  Установлены 6 двухэтапных имплантов в области жевательных зубов верхней челюсти.

3 этап. Через 3 месяца.  Установлены металлокерамические коронки на импланты на нижней челюсти (4 единицы).  Установлены цельнокерамические коронки на свои зубы (13 единиц).

4 этап.  Планируется через 3 месяца.  Установка коронок из диоксид-циркония на импланты  в боковых отделах  верхней челюсти (6 единиц).

На 3-м этапе лечения было проведено компьютерное 3D моделирование коронок: создано трехмерное изображение челюсти пациента,  которое было введено в специальную программу. В программе были смоделированы  будущие коронки. После этого были изготовлены временные коронки. Примерка показала практически идеальную точность коронок. Затем временные коронки были заменены на постоянные.

Использование технологии 3D моделирования позволило получить практически идеальные коронки уже на первой примерке. Коррекция не потребовалась. Пациента ожидает 4-й этап лечения, на котором  будут изготовлены и  установлены коронки из диоксид-циркония на импланты верхней челюсти.

Стоматология — применение 3D моделирования.

В современных условиях большинство пациентов предъявляют к состоянию зубов и качеству протезов все более серьезные требования. Поэтому в стоматологиях и зуботехнических лабораториях активно используются последние достижения для эффективного лечения и протезирования. Не так давно в реставрации и зубопротезировании стали применяться 3D технологии и в частности 3D моделирование (стоматология).

При традиционном подходе у пациента снимается слепок, на основании которого выполняется гипсовая модель челюстей. По этой модели изготавливается коронка или протез. Метод эффективный, но очень длительный. Существенно упростить и ускорить процесс изготовления зубных протезов и коронок можно посредством моделирования. При этом уже создан ряд специализированных программных средств ориентированных именно на область стоматологии, с помощью которых решаются самые разные задачи (стоматология). Именно так и появились услуги цифровой стоматологии.

Достоинства использования 3D моделирования в стоматологической сфере:

  • возможность оценки пациентом результатов предлагаемого лечения;
  • возможность согласования всех деталей на этапе моделирования, что при традиционном изготовлении протезов практически невозможно;
  • визуальное моделирование позволяет добиться не только идеальных пропорций, но и сочетания с мягкими тканями пациента;
  • идеальное соответствие смоделированных протезов и коронок анатомическим особенностям пациента.

3D моделирование позволяет сократить время изготовления коронок буквально до одного дня. Особенно если использовать и иные средства цифровой стоматологии – 3D сканирование и 3D печать. Это преимущество является весьма весомым в условиях современного цейтнота (стоматология).

3D моделирование в стоматологии позволяет также визуализировать пациенту будущий результат лечения. И используется это не только в протезировании, но и в ортодонтии, планировании операций и создании хирургических шаблонов.

Тем не менее, стоматологическим моделированием на данном этапе владеют далеко не все стоматологи и зуботехнические лаборатории. А иной раз объем работ очень большой и чтобы не потерять клиента приходится прибегать к помощи сторонних специалистов – услугам 3Д моделирования.

В нашей компании вы можете заказать услугу моделирования для стоматологий и зуботехнических лабораторий по низким ценам. Наши специалисты готовы в короткие сроки выполнить работы связанные с 3Д моделированием на высокопрофессиональном уровне.

3D планирование имплантации — Стоматология №3

Имплантация позволяет быстро восстановить зубы, восстановить жевательные функции, повысить качество жизни. Современные технологии максимально упросили процедуру. Инновационные программы, техники обеспечивают быстрое и безопасное проведение процедуры. Заказать 3D планирование имплантации в Тюмени можно по телефону.

3D-моделирование и планирование

3D-имплантация представляет собой новый метод восстановления зубов. Технологии позволяют визуализировать структуру челюсти или создавать 3D модели. Визуализация помогает создать новые зубы в трехмерной проекции, посмотреть их на экране, примерить до изготовления. При проведении трехмерного моделирования учитываются функциональность протезов, эстетика лица. Программа сканирует пропорции лица пациента. На основании полученных данных проводится подбор зубов необходимого цвета и формы. Зд-моделирование позволяет использовать самые точные шаблоны.

Метод 3д моделирования используется после проведения следующих процедур:

  • КТ — рентген-сканирование позволяет формировать копии челюстно-лицевого аппарата;
  • 3D-печать — используется на стадии проработки;

ПО для визуализации, создания 3D-моделей зубных протезов.

Когда необходимы 3D-модели

Технология широко применяется при имплантации с применением сложных технологичных методик ( все на 3, все на 4, все на 6). Зд-модели используются также при проведении скуловой и базальной имплантации. Трехмерное моделирование обеспечивают точную диагностику, проработку.

Перечисленные способы имплантации подходят для сложных ситуаций с атрофией костных тканей. Процедура назначается также при пародонтите. Использование 3D-моделей позволяет отказаться от остеопластики, манипуляциями с костными тканями. За счет этого достигаются безопасность, малая травматичность операции. Цифровые технологии помогают максимально эффективно решать проблемы с атрофией.

Тщательное обследование позволяет получить клиническую картину. Стоматолог на основе полученных данных может точно определить места для установки имплантов.

Этапы протезирования

Процедура 3д-протезирование состоит из следующих этапов:

  • фотометрия — создание снимков лица в разных видах, проекциях;
  • компьютерная томография;
  • снятие слепков — обычное или трехмерное сканирование;
  • 3D-визуализация — виртуальная модель челюсти поможет подобрать идеальные импланты в ситуации любой сложности;
  • создание хирургических шаблонов;
  • установка имплантов;
  • изготовление и установка импланта и ортопедической конструкции.

При создании модели зубочелюстной системы на всех стадиях применяется роботизированная техника.

Преимущества и недостатки процедуры

Технологии 3д помогают сэкономить время, снизить потенциальные риски.

Преимущества создания 3D-моделей:

  • безопасность, точность установки протезов даже в тяжелых ситуациях, отсутствие риска повреждения нервных тканей, гайморовой пазухи;
  • наглядная визуализация — стоматолог может продемонстрировать пациенту этапы процедуры, тщательно проработать все параметры имплантации;
  • прогнозируемость — итоговый результат известен сразу после создания модели;
  • отсутствие человеческого фактора — в результате многочисленных исследований была установлено отсутствие ошибок при проведении операции;
  • минимальная травматичность операции.

Моделирование одного зуба для трехмерной стоматологической модели

Предлагается комплексная схема моделирования одиночного зуба для трехмерной стоматологической модели, полученной с помощью оптических дигитайзеров. Основными элементами схемы моделирования являются удаление областей слияния, восстановление формы отдельных зубов и сепарация отдельных зубов. В соответствии с характером формы «долины» областей сращения между двумя соседними зубами области 3D-модели зубов анализируются и классифицируются на основе минимальной кривизны поверхности.Форма одиночного зуба восстанавливается в соответствии с биоинформацией по границе отверстия, которая генерируется после удаления зоны слияния. Используя извлеченную границу из областей смешивания между зубами и мягкими тканями в качестве эталона, зубы можно правильно отделить от трехмерной модели зубов один за другим. Экспериментальные результаты показывают, что предложенный метод позволяет достичь удовлетворительных результатов моделирования с высокой степенью приближения к реальному зубу и отвечает требованиям клинической медицины полости рта.

1. Введение

Поскольку трехмерную (трехмерную) модель зуба можно легко получить с помощью различных методов интраоральных и экстраоральных измерений, включая оптические дигитайзеры [1–3], КТ (КЛКТ) [4, 5] и МРТ [6], CAD (автоматизированное проектирование)/CAM (автоматизированное производство) были внедрены в стоматологию и достигли больших успехов в клинических приложениях [7–10], таких как ортодонтия, оральная и челюстно-лицевая хирургия. Стоматологические реставрации могут быть спроектированы и изготовлены намного проще по сравнению с традиционным сложным и трудоемким процессом.Моделирование до или после операции можно использовать для оценки скелетно-зубных взаимоотношений и эстетики лица, аудита ортодонтических результатов в отношении мягких и твердых тканей и прямого трехмерного планирования лечения.

Как правило, 3D-модели зубов (включая 3D-модели одного зуба), используемые в стоматологической системе CAD/CAM, в основном получают с помощью оптических дигитайзеров, которые обычно представлены водонепроницаемой треугольной сеткой. 3D-модель зуба представляет собой целостную модель без четкой границы перехода между одиночным зубом и мягкими тканями.Два соседних зуба иногда сливаются вместе без явного зазора между зубами из-за перекрытия зубов, более низкой точности измерения и методов триангуляции с ограниченным разрешением на этапе оцифровки. Чтобы удовлетворить предварительные требования изготовления зубных реставраций и оценки поведения виртуальных зубов, зубы должны быть независимы друг от друга и сохранять первоначальную форму реального зуба. Точное восстановление формы одного зуба и методы удаления для 3D-модели зуба играют жизненно важную роль в системе CAD/CAM-стоматологии.

Хотя поверхность 3D-модели зубов чрезвычайно неровная и сложная, области слияния между соседними зубами и области слияния между зубами и мягкими тканями распределены на 3D-модели зубов как «долины». Так, области 3D-модели зубов можно количественно анализировать, применяя соответствующую геометрическую дифференциальную составляющую [11, 12] — минимальную кривизну. Области, идентифицированные на основе геометрического дифференциального компонента, представляют собой кластеры вершин с похожим поведением кривизны, которые также могут включать нецелевые области.В графическом поле целевые области обычно выбираются с использованием метода отображения выбора многоугольника окна [13], что затрудняет работу с характерными областями 3D-моделей зубов со сложной поверхностью. В этой статье мы предлагаем метод выбора пространственного полигона, край которого представляет собой прямую «линию» на поверхности 3D-модели зубов.

После выбора и удаления областей слияния в 3D-модели зубов будут созданы соответствующие отверстия. Исследователи проделали большую работу по восстановлению формы моделей треугольной сетки.Существующие подходы можно разделить на две основные категории: негеометрические [14–16] и геометрические [17–21]. () Негеометрические методы в основном основаны на атрибутах границы и ее n-кольцевых соседних вершин, чтобы восстановить функцию поля [14, 15] или неявную поверхность [16], которая может приблизительно описать недостающую часть. Соответствующий участок поверхности реставрации создается с использованием метода извлечения изоповерхности [22]. Результат восстановления негеометрическими методами уникален, что не может обеспечить восстановление с заданной непрерывностью, а общая эффективность таких алгоритмов низка.() В геометрических методах граница отверстия триангулируется на основе плоскости отображения [20] или метода пространственной триангуляции [18], чтобы сначала получить исходный участок поверхности, а затем исходный участок поверхности уточняется и изменяется для получения участка поверхности реставрации. . Ключом геометрических методов является триангуляция границы отверстия и последующая корректировка формы.

Область совмещения между двумя соседними зубами с очевидным зазором похожа на перевернутую поверхность в форме «седла», левая и правая стороны которой отражают локальную форму соответствующего одиночного зуба соответственно.Поскольку участок поверхности, реконструированный с использованием существующего метода восстановления формы, представляет собой «целостную», а не «частичную» природу модели, если отверстия, образовавшиеся после удаления областей сплавления, заполнить непосредственно без дальнейшей обработки, мы получим результаты реставрации аналогичны исходной модели, которая не удовлетворяет биохарактеристикам одиночного зуба (см. рис. 1(c)). В этой статье мы предлагаем подход к восстановлению формы одного зуба: отверстие сначала разделяется на два подотверстия и раздельно триангулируется с использованием окклюзионной плоскости в качестве точки отсчета; во-вторых, результат триангуляции, соответствующий каждому подотверстию, подразделяется и перестраивается в целом в соответствии с биохарактеристиками одиночного зуба.

После восстановления формы 3D-модели зуба одиночный зуб можно извлечь из 3D-модели зуба. Были предложены различные методы [23–25] для сегментации 3D-модели зубов, которые основаны на информации об изображении в плоскости 3D-модели зубов. Вышеупомянутые методы ограничены сегментными моделями зубов с легкой аномалией прикуса, и при работе с моделями с тяжелой аномалией прикуса будут введены пропущенные междоузлия или неправильные разрезы. В этой статье мы предлагаем метод выделения границ сегментации, который применяется непосредственно к 3D-модели зубов и может правильно отделить один зуб от 3D-модели зубов.

Методы моделирования одного зуба 3D-модели зубов очень важны и нетривиальны (см. рис. 1). В этой статье мы представляем интегрированную схему моделирования, которая в основном включает следующие этапы. ( ) Оцифровка трехмерной модели зубов с помощью дополнительных или внутриротовых измерений. ( ) Анализ, выбор и удаление областей слияния между соседние зубы.( )Восстановить форму одиночного зуба.( )Проанализировать и выбрать область перехода между зубами и мягкими тканями.( )Извлеките границу сегментации и отделите зуб от трехмерной модели зубов.

2. Приобретение цифровой модели зуба

Традиционные измерительные устройства, используемые для измерения слепков зубов, включая делители, штангенциркули, стали стандартом анализа гипсовых моделей [26, 27], но методы ручного измерения имеют недостатки, заключающиеся в длительности времени, неточности, и способный производить линейные измерения только в нескольких местах. С развитием компьютерных и оптических технологий слепок зуба можно оцифровать с помощью различных методов сканирования [1–6].3D-модель зубов может принести пользу CAD/CAM-стоматологии в плане точности, эффективности и простоты измерения размера зуба, формы дуги и ее размеров.

В этой статье 3D-модель зуба сканируется с гипсовых моделей с помощью имеющегося в продаже 3D-сканера MCS-30 [28] в зависимости от техники структурированного света. Видеокамера записывает искажения структурированного света после того, как он проецируется на исследуемые модели, а затем компьютер обрабатывает записанные изображения и объединяет их вместе для создания полной трехмерной модели зубов.Точность 3D-сканера MCS-30 с разрешением изображения 1280*1024 может достигать 10 м. Средние числа треугольников сетки, которые могут соответствовать требованиям клинической точности, обычно составляют не менее 20 тысяч. Трехмерная модель зубов представлена ​​​​с использованием водонепроницаемой или треугольной сетки с двумя коллекторами и обычно сохраняется в формате (стереолитографический) STL или (язык моделирования виртуальной реальности) VRML.

3. Анализ и выделение характерных областей
3.1. Обозначение

Позвольте быть треугольной сеткой 2-многообразия, соответствующей поверхности, вложенной в, обозначают множество вершин в, представляющих единичный нормальный вектор вершины .Мы определяем как 1-кольцевые соседи вершины и получаем n-кольцевых соседей за счет рекурсивного увеличения радиуса текущей окрестности: определяется как 1-кольцевые соседние треугольники, которые имеют общую вершину, обозначает заданный размер и, соответственно.

3.2. Анализ дифференциальных характеристик трехмерной модели зубов

Пусть точка на поверхности. Рассмотрим все кривые, проходящие через точку. Каждое такое имеет связанную кривизну, заданную в . Из этих кривизн по крайней мере одна характеризуется как максимальная, а одна как минимальная, и эти две кривизны известны как главные кривизны.В математике минимальная кривизна используется для описания холмов () и долин () 3D-моделей, а максимальная кривизна используется для описания гребней () и впадин ().

После детального анализа характеристик биоформы 3D-модели зубов мы обнаружили, что области слияния между зубами и мягкими тканями, области слияния между соседними зубами и области, включающие альвеолярные гребни, распределены в виде «долин» на 3D-модели. дентальная модель, в то время как области, соответствующие режущим краям, вершинам бугорков, имеют вид «гребней».Таким образом, характерные области трехмерной модели зубов можно классифицировать количественно, используя информацию об основной кривизне.

Для гладкой треугольной сеточной модели с равномерными треугольниками дифференциальные компоненты второго порядка могут быть решены с использованием соответствующих дискретных дифференциально-геометрических операторов с гарантированной точностью, построенных на основе оператора Лапласа-Бельтрами и методов сферических отображений [11] . Но когда форма треугольника неправильная, а модель сетки зашумлена, результаты расчета будут иметь большое отклонение по сравнению с реальным значением.В этой статье мы предлагаем основанный на локальной поверхности метод, используемый для оценки дифференциальных свойств второго порядка, который доказал свою надежность и точность в следующих экспериментах. Локальная форма любой произвольной сложной поверхности может быть приблизительно описана полиномиальной поверхностью порядка: где – полиномиальные коэффициенты, (2) – параметрическое представление полиномиальной поверхности -порядка в локальной системе координат. Для вершины сетчатой ​​модели соответствующая локальная система координат определяется следующим образом:

Пусть – начальная точка локальной системы координат.ось совпадает с нормалью вершины, ортогональны друг другу в касательной плоскости вершины. Когда ось параллельна оси -оси абсолютной системы координат после применения серии операций вращения и перемещения, они также параллельны , соответственно.

Пусть обозначают ближайших соседей в его n-кольце соседей. Мы применяем метод, предложенный Meyer et al. [11] для вычисления дискретного вектора нормали треугольной сетки: где и — два угла, противоположные ребру, которым и соединены.представляет собой взвешенную сумму площадей треугольников от вершины. После этого мы можем получить сопоставленные вершины в локальной системе координат ,. После того, как вершины и определены, можно получить локальную поверхность, соответствующую , с помощью взвешенного метода наименьших квадратов. В этой статье соответствующая ошибка наименьших квадратов равна куда ,. Для того, чтобы решить локальную поверхность с высокой эффективностью, в этой статье применяется. Когда 16~20, локальная поверхность может достичь лучшего приближения к реальной форме.В соответствии с первой и второй фундаментальными формами можно решить гауссову кривизну и среднюю кривизну at. Поскольку дифференциальные характеристики модели сетки в вершине могут быть заменены дифференциальными характеристиками локальной поверхности в точке , минимальная кривизна вершины может быть рассчитана по следующему уравнению:

отражают региональные символы намного точнее, значения кривизны необходимо сгладить и дополнительно очистить от шума: куда .

Мы рисуем цветовую карту значений минимальной кривизны, как показано на рис. 2, чтобы визуализировать расположение областей с высокой и низкой кривизной. Самая высокая и самая низкая кривизна соответствуют красному и синему цвету соответственно, остаткам присваиваются цвета между красным и зеленым в соответствии со значениями кривизны. Как видно из рисунка 2, область, отмеченная синим цветом, может четко включать области слияния и области смешивания.


Мы сравниваем метод оценки кривизны, предложенный в этой статье, с методом Meyer et al.[11] с использованием модели тора: где – радиус колеса, – радиус трубы. В данной работе в качестве параметров тора выбираем и . Мы получаем соответствующую модель зашумленного тора, добавляя гауссовский шум с уровнем шума соответственно. На рис. 3 показано, что средняя и гауссова кривизны устойчивы к шуму, а результаты оценки (см. рис. 4) гораздо более стабильны и надежны, чем результаты Meyer et al. [11] при расчете дифференциальных составляющих модели шума предложенным выше методом.

3.3. Постобработка характерных областей

После того, как трехмерная модель зубов была проанализирована на основе информации о минимальной кривизне, области трехмерной модели зубов могут быть классифицированы и выделены в соответствии с заданным порогом кривизны. Однако извлеченные области признаков обычно содержат небольшие фрагменты и отверстия (см. рис. 5(а)). Небольшие фрагменты, содержащиеся в областях признаков, могут быть эффективно идентифицированы в соответствии с отношением соседства вершин и могут автоматически удаляться из областей признаков, когда количество вершин маленьких фрагментов меньше заданного значения.Мы используем операцию математической морфологии, расширенную из поля изображения, чтобы заполнить небольшие отверстия и сгладить границы областей признаков. Есть также четыре основных оператора, таких как, и, включенных в операцию трехмерной математической морфологии [29].

Обозначим набор индексов вершин в областях признаков. , , операторы морфологии и, соответствующие 3D-моделям, определяются следующим образом:

Операция растяжения используется для «притягивания» вершин, не отмеченных как вершины признаков, но лежащих внутри или на границе областей признаков и все еще способных сохранять «форму» характерной области во время расширения.Операция эрозии используется для удаления нежелательных ветвей и делает области элементов более гладкими и тонкими. Мы получаем операцию открытия, последовательно расширяя, а затем разрушая область признака. Операция закрытия достигается заменой порядка применения:

Многократное применение операции открытия и закрытия может эффективно отфильтровать шум и артефакты областей признаков. На рис. 5(b) показана область функции после применения операций открытия и закрытия.

3.4. Метод выбора пространственного многоугольника

Как видно из рисунка 5(с), после дальнейшей обработки характерные области могут полностью включать области слияния между соседними зубами и области слияния между зубами и мягкими тканями. Однако, поскольку области признаков, извлекаемые в соответствии с заданным порогом, представляют собой кластеры вершин с похожим поведением кривизны, также извлекаются нецелевые области, такие как области, включающие гребни альвеолярной кости.Чтобы точно получить целевые регионы, характерные регионы должны быть разделены и выбраны в интерактивном режиме. В этой статье мы предлагаем метод выбора пространственного полигона, край которого представляет собой прямую «линию» на поверхности 3D-модели зубов.

Пусть и обозначает начальную позицию и пункт назначения на треугольной сетке. Пространственная «линия» между этими двумя вершинами в модели с треугольной сеткой может быть определена приблизительно с помощью метода отслеживания направления, описанного ниже:

Пусть, будет нормалью к,.Предположим, что единицей длины является объект, перемещаемый по поверхности треугольной сетки. Если это текущая позиция, а следующая позиция движется в направлении, как показано на рисунке 6(а), мы не меняем направление и убеждаемся, что положение параллелей нормали при движении внутри треугольника или вдоль края, пока не доберетесь. Когда находится в , мы меняем направление движения на , а позу на . Потому что является кусочно-линейно-непрерывным и лежит над треугольной сеткой, и должен принадлежать тому же треугольнику.Отрезок линии также является пересечением треугольника, включающего , и нормального участка через . Мы можем получить согласно , и как показано на рисунке 6(a). Инцидентные треугольники пересечения с нормальным сечением иногда могут быть больше одного. Пусть , обозначают точки пересечения. Мы выбираем, когда угол между и наименьший из всех. Начиная с , решается по очереди. Когда и находятся в одном треугольнике, мы получаем трехмерную «линию» (см. рис. 6).

Как показано на рисунке 7(a), края пространственного многоугольника могут быть определены серией вершин на 3D-модели, которые выбираются интерактивно в соответствии с профилем целевой области.Треугольники отмечены «выбором», из которых три вершины вместе попадают во внутреннюю часть пространственного многоугольника.

4. Реставрация формы одиночного зуба

После удаления областей слияния на трехмерной модели зубов создаются соответствующие отверстия. Отверстия имеют типичную «седловидную форму», и каждое из них является общим для двух соседних одиночных зубьев (см. Рисунок 1(b)). Если отверстия заполнить напрямую без дальнейшей обработки, мы получим восстановленную модель, аналогичную оригиналу (см. рис. 1(в)).Причина отказа в том, что отверстие принадлежит двум соседним, но независимым друг от друга зубам. Если отверстие заполнено целиком, информация о границах двух независимых зубов будет в среднем рассеяна в один и тот же участок поверхности реставрации и не сможет отражать биохарактеристики одиночного зуба. В этой статье мы представляем метод восстановления формы одного зуба. Чтобы достичь наилучшего приближения к оригинальному зубу, процесс реставрации должен удовлетворять следующим требованиям.(a) Заплатка поверхности реставрации, соответствующая отсутствующей части, должна быть реконструирована таким образом, чтобы она была минимально отличима от окружающих областей, а также должна сохранять плотность выборки исходной 3D-модели зуба. (b) Нет интерференции между восстановленные зубы в соответствии со свойствами независимости зубов. Область перехода между соседними зубами должна быть естественной и непрерывной.

Позвольте обозначить границу отверстия 3D модели зубов. представляет собой начинку для патча.,являются участками поверхности, соответствующими различным стадиям пломбирования: охватывающей триангуляции, уточнения, деформации. Представляет окончательный результат реставрации, отвечающий предпосылкам реставрации.

4.1. Триангуляция границы отверстия

В геометрических методах граница отверстия в основном триангулируется на основе плоскости отображения [20] или методом пространственной триангуляции [18] для получения начального участка поверхности. Методы триангуляции плоскости отображения преобразуют трехмерную границу отверстия в двумерный полигон путем проецирования ее на плоскость отображения, которая подгоняется к граничным вершинам методом наименьших квадратов.Методы триангуляции плоскости отображения могут дать удовлетворительные результаты при работе с простой регулярной дырой, которая после проектирования гомеоморфна диску. Но для сложной дыры с резкими изменениями кривизны по границе в спроецированном двумерном многоугольнике возникнет самопересечение. Барекет и Шарир [18] предлагают интересное решение задачи триангуляции трехмерных многоугольников. Метод пространственной триангуляции [18] имеет порядок временной сложности (количество граничных вершин), который можно адаптировать для работы с границей с малым числом вершин, но трудно триангулировать большую дыру.В этой статье мы предложили метод пространственной триангуляции, основанный на локальном оптимизированном весовом правиле, в котором полностью учитываются различные влияющие факторы, которые могут повлиять на триангуляцию.

Мы определяем как весовую функцию, где , представляет собой набор весов и присваивает вес каждому треугольнику с тремя последовательными вершинами. Обозначим сумму смежных углов текущей вершины В процессе триангуляции, когда после добавления нового треугольника, как показано на рисунке 8, будут сформированы острые углы или треугольник с внутренним углом, близким к .Во избежание возникновения таких ситуаций треугольнику-кандидату следует присвоить вес с более низким приоритетом выбора при . мы обнаружили опытным путем, что может дать хорошие результаты.

В модели треугольной сетки с двумя многообразиями оптимальное количество соседних треугольников обычно составляет от 5 до 8. быть ограниченным во время триангуляции. Таким образом, при , вершина должна быть удалена в первую очередь, что означает, что треугольнику-кандидату должен быть присвоен вес с более высоким приоритетом выбора.В то же время, когда 1-кольцевые соседние треугольники текущей вершины проецируются на их собственную касательную плоскость, между проецируемыми ребрами не должно быть пересечения, кроме как в самой текущей вершине. Таким образом, новый добавляемый треугольник должен одновременно удовлетворять условию проекции непересечения в точке ,,.

Когда вес треугольника-кандидата должен определяться его собственными геометрическими атрибутами, такими как длина ребра, площадь и внутренний угол. Для получения участка поверхности триангуляции с умеренными внутренними изменениями ребра должны быть распределены по границе в среднем подобно занавеске на окне, а вершины ребер должны быть парами, относительно ближайшими друг к другу в пространстве.Таким образом, треугольник-кандидат должен быть взвешен в соответствии с длиной его ребра. Чем меньше периметр треугольника, тем выше приоритет выбора.

На основе анализа влияющих факторов, которые повлияют на результаты триангуляции, весовые функции и описываются следующим образом: где , и – радиус ограничивающей сферы модели. Мы применяем следующую процедуру для реализации процесса триангуляции:

Шаг 1. Вычислите все веса в соответствии с приведенной выше функцией весов для каждого треугольника с тремя последовательными вершинами и вставьте веса, в которых веса отсортированы с использованием дерева AVL.

Шаг 2. Выберите максимум из набора весов и вставьте в него соответствующий треугольник. Удалите веса треугольников и включите в них вершину. Удалите вершину из , а затем . Вычислите веса треугольника и вставьте их в .

Шаг 3. Повторяйте шаг 2 до тех пор, пока число вершин не станет меньше трех, и получите начальный фрагмент поверхности.

4.2. Разделение подотверстия

Чтобы реконструировать участок поверхности с формой перевернутого «седла», граница отверстия должна быть разделена на два подотверстия, как показано на рисунке 11(a). Каждое суботверстие соответствует своему зубу. Конечные точки края мостовидного протеза, с помощью которых граница отверстия соединяется с образованием двух отдельных подотверстий, представляют собой две точки, наиболее удаленные от окклюзионной плоскости на щечной и язычной стороне границы отверстия соответственно, и могут быть выбраны автоматически с помощью окклюзионной плоскость в качестве эталона.В этой работе окклюзионная плоскость соответствует четырем опорным точкам (включая вершины щечных бугров левого и правого первых моляров и мезиально-щечные точки левого и правого первых постоянных моляров), как показано на рисунке 9.

Подотверстие () сначала заполняется локальной оптимизированной триангуляцией () его трехмерного контура (см. рис. 11(b)). Начальные заплаты на поверхности субпломбирования объединяют вместе полный начальный заплату на поверхности пломбирования (см. Рисунок 11(c)).

4.3.Уточнение

Поскольку ребра в исходном фрагменте поверхности являются прямыми соединениями между граничными вершинами, фрагмент поверхности должен быть уточнен в соответствии с информацией о границах, чтобы получить дополнительный фрагмент поверхности, который аппроксимирует плотность окружающей сетки. Плотность сетки обычно измеряется по средней длине ребер. В этой статье больший треугольник разбивается на три меньших с использованием метода разделения граней «1-3», в котором новая добавленная вершина является центром тяжести треугольника, а внутренние края ослабляются при разделении, чтобы сохранить соотношение Делоне. как триангуляция (см. рисунок 10).

4.4. Изменение формы

по-прежнему остается заплаткой на поверхности с непрерывностью как на границе, так и внутри. Заплатка поверхности должна быть изменена, чтобы создать заплатку поверхности, которая может отражать локальные характеристики отсутствующей части и иметь хорошую степень визуальной реальности. В этой статье мы разрабатываем схему настройки изменения формы на основе дискретного уравнения Эйлера-Лагранжа. Схема регулировки изменения формы описывается следующим образом.

Позвольте быть гладкой поверхностью, соответствующей.обозначает частные производные k-го порядка, а обозначает границу поверхности. Квадратичная функция энергии [30] для поверхности имеет вид Чтобы фактически вычислить решение вышеуказанной задачи оптимизации, мы применяем вариационное исчисление для вывода соответствующего уравнения Эйлера-Лагранжа, которое характеризует минимизаторы (13) где – оператор Лапласа, () – граничные ограничения. Для обеспечения эффективности и стабильности алгоритмов диапазон значений ограничен.Когда мы используем треугольную сетку в качестве представления базовой поверхности, оператор Лапласа дискретизируется как где – сумма площадей треугольников, соседних с вершиной 1-кольца, а – два угла, противоположные ребру. Оператор Лапласа более высокого порядка может быть решен итеративно. И тогда (14) превращается в линейное уравнение с разреженной матрицей где свободные вершины внутри участка поверхности. являются вершинами ограничений с непрерывностью границы. Для , и поверхность, решаемая из (17), соответствует мембране с минимальной площадью поверхности, тонкой пластине с минимальным изгибом и поверхности с минимальным изменением кривизны соответственно.

В соответствии с геометрическими характеристиками поверхности зуба, участок поверхности, полученный после изменения формы, должен представлять собой поверхность с минимальной вариацией изгиба. Итак, параметру ограничения в данной работе присвоено значение 2. На этапе деформации треугольники, которые имеют большее изменение формы, должны быть снова уточнены. Если применять непосредственно как окончательный результат, то между соседними зубами иногда будет появляться небольшая интерференция (см. рис. 12). Мы используем следующее уравнение для контроля степени деформации:

На рисунке 12 показаны результаты восстановления с присвоенными различными значениями.Величина определяет степень деформации заплаты реставрации.

После восстановления формы 3D-модели зуба одиночный зуб можно извлечь из 3D-модели зуба. Дифференциальная информация трехмерной модели зубов повторно анализируется и обрабатывается с использованием методов, предложенных выше. Как видно из рисунка 14(а), характерные области, выделенные на основе минимального значения кривизны, могут полностью включать в себя области смешивания и уже обладают грубым профилем границы сегментации.Области признаков все еще слишком грубы, чтобы их можно было принять в качестве границы сегментации. Мы должны зачищать вершины границы области внутрь, пока не получим ее каркас шириной в одну вершину. Ключевым этапом выделения границ является определение того, следует ли очищать вершину или нет, а скелет должен следовать исходной топологии области признаков. В этой статье процедура выделения границы сегментации разработана на основе сложности вершины [29]

; пусть обозначает 1-кольцевую окрестность вершины, упорядоченную против часовой стрелки.; если при этом мы записываем или. При вышеприведенном допущении сложность вершины определяется следующим образом (см. рис. 13):


Если , вершина определяется как сложная. Если вершина определяется как центральная вершина. Сосед центральной вершины называется вершиной-сателлитом, если соответствующая ей сложность не меньше нуля. Во время выделения границы центральная вершина и сложная вершина помечаются как вершины признаков, которые следует сохранить. Если центральная вершина будет удалена, внутри области признака будет сформировано маленькое замкнутое кольцо, а региональная связность будет подорвана, если будет удалена сложная вершина.Набор вспомогательных вершин обозначается через, центральные вершины через, а комплексные вершины через. Затем мы получаем набор вершин-кандидатов, которые будут удалены следующим образом.

Каждый раз мы удаляем одну вершину из набора кандидатов и одновременно пересчитываем сложность соседней вершины. Наборы , и обновляются после каждого удаления. Операция удаления и обновления повторяется до тех пор, пока «форма» областей признаков больше не будет меняться.

Скелет, полученный после выполнения описанной выше операции, также содержит ненужные открытые ответвления, как показано на рис. 14(b).Потому что граница сегментации, используемая для извлечения одиночного зуба, представляет собой набор замкнутых колец. Ветви могут быть идентифицированы и сокращены путем итеративного удаления из скелета отрезка прямой, который имеет по крайней мере одну конечную точку, соединенную только с самим собой. Иногда будут существовать небольшие избыточные замкнутые кольца, которые необходимо удалить в интерактивном режиме. После обрезки мы получаем границу сегментации, как показано на рисунке 14(c). На рис. 14(d) показан один зуб, удаленный в соответствии с границей сегментации.

6. Экспериментальные результаты и анализ

Для проверки правильности и адаптивности предложенного метода мы провели серию экспериментов на различных типах 3D-моделей. На рисунках 16 и 17 показаны результаты моделирования двух типичных типов 3D-моделей зубов (см. Таблицу 3), включая модель с нормальным расположением зубов и модель с тяжелым нарушением прикуса. В таблице 1 представлена ​​подробная информация о 3D-моделях зубов, включая размер ограничивающей рамки, номера вершин/треугольников до и после моделирования формы.



Размер ограничения (Unit: mm) Вершина (V) / Треугольные номера (T)
До моделирования формы после моделирования формы

Модель на рисунке 16 68.3 * 38.1 * 50.05 131508 (V) / 262140 (T) 148020 (V) / 295166 (T)
Модель на рисунке 17 67.4 * 28*49.8 145548 (v) / 2

(t)

186849 (v) / 372608 (t)

Как видно из рисунка 2, минимальный метод расчета кривизны, предложенный в эта статья может эффективно обнаруживать области слияния. После количественного анализа 3D-модели зубов на основе минимальной кривизны и дальнейшей обработки с применением операции морфологии мы можем выделить целевые области в соответствии с соответствующими региональными характеристиками (см. Рисунок 7(b)).

На рис. 6 показано, что пространственная «линия», решаемая предложенным методом трассировки направлений, представляет собой аппроксимированную геодезическую кривую, которая имеет линейную временную сложность, где – номер вершины «линии». Выбор полигона осуществляется в режиме реального времени, и затраченное время можно не учитывать. Таким образом, целевые регионы можно выбирать быстро и интуитивно (см. рис. 7).

Когда мы используем правило весов, предложенное в этой статье, для триангуляции границы отверстия, на начальном этапе из-за малого числа соседних треугольников граница триангулируется в основном на основе смежных углов и периметра треугольника-кандидата .Как показано на рис. 18(b), начальная стадия также представляет собой процесс, используемый для устранения зуба пилы и сглаживания границы. Поскольку граница непрерывно триангулируется, правило веса выберет вершину в углу с наивысшим приоритетом выбора в качестве местоположения пересылки. Две вершины нового добавленного ребра обычно имеют гораздо более высокий приоритет выбора, чем остальная часть границы, что будет продвигать триангуляцию вперед до тех пор, пока на границе не покроется участок поверхности, подобный занавесу (см. рис. 18(c) и 18(d). ).Правило весов приблизительно разделяет процесс триангуляции на сглаживание границ и сглаживание границ, с помощью которых можно получить равномерный и естественный участок поверхности триангуляции. Временная сложность предлагаемого метода составляет ( log ) (N — количество граничных вершин).

Как видно из рисунков 10 и 11, заплатка поверхности уточнения может обеспечить такую ​​же плотность сетки, что и исходная модель, что позволяет избежать появления неправильных треугольников, когда заплатка поверхности применяется операцией корректировки изменения формы.На этапе корректировки переформирования для контроля степени деформации в (18) был введен параметр, обеспечивающий соответствие восстановленного участка поверхности условиям непрерывности и невмешательства. Применим метод, предложенный Парком [31], для обнаружения самопересечения. Значение параметра ограничено диапазоном от 0,8 до 1,0 на основе большого экспериментального анализа, а шаг регулировки не должен превышать 0,01. Затем можно автоматически регулировать степень деформации от до до тех пор, пока не исчезнет пересечение.Мы применяем инкрементный метод наименьших квадратов [32] для решения матрицы изменения формы, которая может достигать скорости 50000 вершин в секунду на персональном компьютере с процессором P4, 2,4 ГГц.

Мы сравнили качество триангуляции (см. рис. 15) и эффективность (см. табл. 2) с методом, предложенным Бареке и Шариром [18]. Как видно из рисунка 15, метод, предложенный в этой статье, может работать со сложными отверстиями с гораздо более однородным результатом триангуляции, чем метод Бареке и Шарира [18].Эффективность триангуляции [18] измеряется минутами, а обработка 13–15 отверстий 3D-модели зубов (без единого отсутствующего зуба) занимает не менее получаса, что не может удовлетворить реальные потребности в эффективности. Статистические результаты таблицы 2 показывают, что средняя эффективность триангуляции и восстановления может достигать 20000 В/с и 4000 В/с соответственно при использовании метода, предложенного в данной статье. Номер вершины заплаты на поверхности реставрации обычно составляет 1/30~1/40 исходной 3D-модели зуба.Таким образом, вся процедура моделирования формы 3D-модели зубов может быть завершена за 2-3 минуты.

() Сложность бейчата и шариата [18]

Количество граничных вершин Generate Generate (включая много времени Generate (включая много времени
( log ) временная сложность метода в этой статье во время генерации ) во время генерации)

241 91.40s (241v / 239T) 0.015S (241V / 239T) 0.297S (4581V / 8826T) 1.005S (5264V / 10182T)
437 191.844S (437V / 435T) 0,016 S (437V / 435T) 0.392S (6031V / 11636T) 1.232S (6844V / 12962T)
587 1408.14S (857V / 855T) 0.031S (857V / 855T) 0.173 с (2663V/4628T) 0,677 с (2733V/4828T)
1769 12762,3 с (1769V/1767T) 0.062S (1769V / 1767T) 0.328S (4559V / 7342T) 1.104S (4743V / 7986T)

9012 9012 9012 9012 9012 9012


На рис. 14 показано, что зоны перехода между зубами и мягкими тканями могут быть удалены полностью. Поскольку скелет нецелевых областей, таких как области, включающие альвеолярные отростки, представляет собой открытые ответвления, которые можно удалить автоматически на этапе обрезки, нецелевые области не нужно удалять в интерактивном режиме.Области можно использовать для непосредственного извлечения границы сегментации.

Разделенные зубы на рисунках 16 и 17 показывают, что методы моделирования, предложенные в этой статье, могут восстановить форму одиночного зуба и правильно сегментировать зубы.

Чтобы проверить точность, мы провели множество экспериментов по сравнению восстановленного зуба с соответствующим ему гипсовым одиночным зубом. Статистические результаты показывают, что радиальное отклонение между этими двумя моделями обычно составляет от 0 до 50 мкм, что соответствует клиническим требованиям.

7. Заключение

В этой статье мы предложили комплексную схему моделирования одного зуба, которая в основном состоит из удаления областей слияния, восстановления формы одного зуба и разделения. Как видно из приведенных примеров, результаты моделирования могут удовлетворять биохарактеристикам реального зуба. В отличие от метода, основанного на изображении зубов в плане, мы напрямую вычисляем биоинформацию, необходимую для трехмерной модели зубов. Мы продемонстрировали, что схема моделирования может обеспечить удовлетворительные результаты моделирования с высокой степенью приближения к исходному зубу и удовлетворить требования клинической оральной медицины.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана Национальной программой исследований и разработок в области высоких технологий Китая (программа 863) (грант № 2005AA420240), Jiangsu Key Science and Technology Project of China (грант № BE2005014).

Как делать модели из стоматологических 3D-интраоральных сканов: пошаговое руководство

Цифровые оттиски необходимы для любого случая, когда будут использоваться 3D-печатные модели, такие как прозрачные элайнеры, шины, ретейнеры Хоули или окклюзионные каппы .

Прежде чем приступить к 3D-печати, необходимо выполнить простой, но важный шаг: вам необходимо очистить отсканированный оттиск и создать цифровую модель, которую можно распечатать в 3D.

В этом руководстве шаг за шагом рассказывается, как использовать бесплатное программное обеспечение Meshmixer для подготовки внутриротового 3D-сканирования зубов к 3D-печати.

Используете ли вы 3D-принтер Formlabs? С нашей новой функцией сканирования в модель теперь вы можете преобразовывать файлы интраорального 3D-сканирования в твердые модели для печати непосредственно в PreForm.

Веб-семинар

На этом веб-семинаре мы подробно рассмотрим бесплатное программное обеспечение MeshMixer, чтобы научить вас очищать и подготавливать несколько типов моделей к 3D-печати.

Посмотреть вебинар сейчас

Цифровые модели зубов можно создавать либо путем сканирования пациента непосредственно внутриротовым сканером, либо с помощью настольного оптического сканера для сканирования традиционного оттиска или модели.

Интраоральный сканер представляет собой портативное устройство, которое проецирует источник света на сканируемую область, а его датчики затем захватывают сотни или тысячи изображений для создания трехмерной цифровой модели.

Чтобы оцифровать традиционный физический оттиск, стоматологи отправляют оттиски из альгината или поливинилсилоксана (PVS) в зуботехническую лабораторию, которая может отсканировать их с помощью настольного оптического сканера.

Интраоральные сканеры быстрее, чем традиционные физические оттиски, что может привести к экономии средств для стоматологической практики благодаря сокращению времени пребывания в кресле. Внутриротовое сканирование также значительно удобнее для пациента, чем обычные оттиски.

Также нет необходимости отправлять оттиск в лабораторию, поэтому врач может сэкономить время и деньги, отправляя файлы в лабораторию в цифровом виде.Цифровое сканирование также является обязательным условием для внутренней 3D-печати для практик, которые хотят сэкономить деньги, печатая модели собственными силами.

Традиционно стоматологические кабинеты и лаборатории использовали моделирование камня для создания физической модели зубного ряда пациента по слепку.

3D-печать — это более быстрый, дешевый, чистый и простой процесс. Это также практически единственный способ создания моделей из цифровых оттисков и сканов IOS. Стоматологические кабинеты и лаборатории могут хранить модели в виде цифровых файлов, а не физических объектов.При необходимости они могут просто воссоздать модель, используя цифровой файл в любое время.

Распечатанные на 3D-принтере модели зубов можно использовать для создания таких продуктов, как прозрачные элайнеры вакуумной формовки.

Рабочий процесс 3D-печати состоит из четырех простых шагов: сканирование, проектирование, печать и подготовка.

1. Сканирование: Сначала соберите нужные изображения в цифровом виде с помощью внутриротового сканера или путем сканирования физической модели или оттиска на настольном сканере.

2. Дизайн: Затем импортируйте данные сканирования в программу САПР, такую ​​как Meshmixer.Используйте программное обеспечение для проектирования, сборки и очистки модели по мере необходимости. В этом руководстве описан пошаговый процесс, описанный ниже.

3. Печать: После построения проекта импортируйте файлы построенной модели в соответствующее программное обеспечение для подготовки к печати. Разместите файлы модели в программе и отправьте их на 3D-принтер.

4. Подготовьте: После завершения печати промойте, высушите и высушите напечатанные детали. Эти этапы можно автоматизировать с помощью Form Wash и Form Cure.После того, как модели готовы, их можно использовать для создания различных приспособлений.

Этот упрощенный рабочий процесс 3D-печати более эффективен, чем создание каменных моделей, которое включает в себя гораздо больше трудоемких шагов. Для выполнения внутриротового сканирования, очистки сетки в программе САПР и отправки ее на 3D-принтер требуется меньше времени, чем для отливки физического слепка, подготовки гипсовой смеси, заливки, очистки и обрезки гипса. модель.

Meshmixer — это мощное бесплатное программное обеспечение, которое можно использовать для очистки 3D-сканов и подготовки их к печати.Стоматологи могут не только использовать Meshmixer для оптимизации сетки, но и переделывать целые секции, стилизовать модель и добавлять полезные функции.

Если вы лучше научитесь, посмотрев демонстрацию, посмотрите наш веб-семинар с пошаговым видеоруководством.

Прежде чем мы начнем работать с Meshmixer, важно понять основы.

Программное обеспечение имеет два меню: одно на левой боковой панели и одно в верхней части программы. Меню левой боковой панели содержит инструменты для очистки вашей сетки, а верхнее меню выполняет административные задачи, такие как экспорт и сохранение.

Во многих программах САПР 3D-модель называется сеткой. Это связано с тем, что данные файла хранятся в виде сети взаимосвязанных точек, образующих каждую поверхность. Когда это руководство или Meshmixer относится к сетке, это ваша модель.

Вот несколько советов и рекомендаций по использованию Meshmixer:

  • Используйте трехкнопочную мышь. Выполнение определенных задач, таких как перемещение сетки и выбор областей для уточнения, намного проще с помощью мыши, чем с помощью встроенного трекпада ноутбука.

  • В разделе «Вид» в верхнем меню убедитесь, что Орфографический вид включен, прежде чем начинать обеспечивать точность.

  • Чтобы повернуть вид вашей сетки, щелкните правой кнопкой мыши и удерживайте модель.

  • Если вы допустили ошибку, отмените последнее действие с помощью Control + Z на ПК или Command + Z на Mac.

  • При экспорте модели убедитесь, что формат файла STL Binary .

  • Во избежание путаницы храните каждую модель в отдельных файлах.

  • Всегда проверяйте свою модель перед ее экспортом и ищите неровности и необработанные участки.

Если вы хотите создать модель как можно быстрее, вы можете предпринять следующие шаги для быстрой очистки сетки:

  1. Щелкните инструмент Select на левой боковой панели.
  2. Нажмите Control + A на ПК или Command + A на Mac, чтобы выбрать всю сетку.
  3. Перейдите к Выберите → Изменить → Сгладить границу , чтобы быстро сгладить неровный край. Когда закончите, нажмите Принять.
  4. Не снимая выделения с модели, перейдите к Select → Edit → Extrude . Здесь вы увидите два типа концов: Flat и Offset . Измените тип конца на Flat , это сделает дно гладким, с ним будет легче работать.
  5. Это применит экструзию или внешнюю границу к сетке. Вы хотите убедиться, что экструзия выходит за пределы всего края сетки.Чтобы исправить это, перетащите сферу Offset или введите отрицательный диапазон Offset , чтобы добиться желаемой толщины.
  6. Нажать Принять . Теперь вы можете отправить файл на печать, нажав Экспорт .

Если вы хотите создать более гладкую и утонченную модель, вы можете использовать два метода: Плоский вырез или Выбрать и вырезать . Plane Cut эффективен для удаления больших необработанных участков за несколько простых шагов, а Select and Cut лучше всего подходит для небольших участков.

  1. Поверните модель так, чтобы передняя часть была вверху, задняя — внизу, а необработанный край скана — слева. Убедитесь, что ваши моляры выровнены.
  2. Щелкните Правка → Плоский разрез .
  3. Нажмите и перетащите, чтобы провести вертикальную линию вдоль необработанного края.
  4. Убедитесь, что сторона сетки, которую вы хотите удалить, прозрачна, а области, которые вы хотите оставить, непрозрачны. Щелкните синюю стрелку в середине сетки, чтобы при необходимости переключить стороны.
  5. Нажать Принять . Плоский разрез удалит выбранное ребро.
  6. Если вы хотите дополнительно уточнить модель, вы можете использовать метод Select and Cut .
  7. Если вы довольны моделью, сгладьте границу с помощью Выберите → Изменить → Сгладить границу , затем добавьте выдавливание с помощью процесса Выберите → Редактировать → Выдавить . Вы можете экспортировать модель после этого шага.
  1. Определите область, которую вы хотите уточнить.
  2. Перейти к Выбрать . Вы увидите опцию Brush Mode . Используйте меню, чтобы выбрать размер кисти.
  3. Рядом со стороной сетки рядом с областью, которую вы хотите выделить, удерживайте и перетащите мышь, чтобы активировать кисть. Проведите кистью по области, которую хотите отрезать.
  4. Отпустите мышь рядом с областью, с которой началась ваша кисть. Область будет выделена оранжевым цветом.
  5. Нажмите Удалить на клавиатуре, чтобы удалить область.Повторите с каждой областью, которую вы хотите уточнить.
  6. Когда вы будете довольны моделью, сгладьте границу через Выберите → Modify → Smooth Boundary , затем добавьте выдавливание с помощью процесса Select → Edit → Extrude . Теперь вы можете экспортировать сетку.

При очистке изображения в сетке могут появиться дыры. Вам нужно будет заполнить эти отверстия, прежде чем отправить модель на 3D-печать.

Вот как это сделать:

  1. Щелкните Анализ → Инспектор , чтобы просмотреть отверстия.Инструмент автоматически определит отверстия.
  2. Вы увидите сферы, указывающие на отверстия в модели. Одно из этих отверстий будет большим отверстием по периметру оттискной поверхности; не заполняйте эту дыру.
  3. Нажмите на сферу, указывающую на меньшие отверстия, чтобы заполнить их автоматически.

После того, как вы закончите очистку сетки, вы можете загрузить усовершенствованную модель в программу подготовки к печати вашего 3D-принтера.

Вот как превратить трехмерную внутриротовую сетку в печатную модель с помощью программного обеспечения Formlabs PreForm:

  1. Экспортируйте свою модель из Meshmixer в виде двоичного файла STL, затем откройте его в PreForm.
  2. В меню слева нажмите Orientation → Select Base .
  3. Нажмите на нижнюю часть модели, чтобы зафиксировать модель на рабочей пластине.
  4. Перетащите модели, чтобы расположить их на рабочем столе для печати. Чтобы ускорить процесс, расположите свои модели ближе к стороне микшера.
  5. Убедитесь, что ваш принтер готов, и нажмите Печать . После того, как модель напечатана, вы можете вымыть, высушить и пост-отверждение модели для использования по назначению.

3D-печать ваших собственных моделей зубов в домашних условиях может снизить затраты и ускорить процесс моделирования. Хотя программное обеспечение САПР, такое как Meshmixer, на первый взгляд может показаться сложным, любая стоматологическая практика или лаборатория могут внедрить этот процесс после короткого обучения. Если у вас есть стоматологический 3D-принтер Formlabs, вы также можете получить доступ к функции Сканировать в модель, чтобы преобразовывать файлы интраорального 3D-сканирования в твердые модели для печати непосредственно в PreForm.

Ищете подходящие инструменты для внедрения собственной 3D-печати в вашу стоматологическую практику или лабораторию?

3D-принтеры со стереолитографией высокого разрешения (SLA) предлагают различные материалы и могут помочь вам превратить внутриротовые сканы в печатные модели для широкого спектра показаний.

Узнайте больше о 3D-принтерах SLA и лично убедитесь в качестве, запросив бесплатный образец детали, напечатанный на стоматологическом 3D-принтере Formlabs.

Использование трехмерных моделей зубов, изготовленных по стереолитографической технологии, в практическом обучении эндодонтии

Введение: Использование 3D-печатных моделей зубов в обучении студентов предлагает инновационный подход.Ошибки, допущенные студентами на этапе доступа к полости, оценивались с помощью 3D-моделей, а также оценивался их общий практический прогресс в обучении.

Материал и методы: С помощью стереолитографической технологии было построено 90 3D-моделей зубов, которые затем случайным образом были разделены на 9 групп. Один студент-стоматолог был случайным образом распределен в каждую группу, а затем выполнил полость первичного доступа в 10 идентичных 3D-моделях.Затем зубы оценивались в порядке их препарирования относительно зуба-модели.

Результаты: Материал 14 (15,5%) из 90 моделей зубов значительно пострадал при препарировании. Что касается остальных 76 (84,5%) 3D-моделей, то наибольшее количество ошибок студенты допустили на резцах, меньше — на молярах и меньше всего — на премолярах.Разница в количестве ошибок между отдельными группами зубов была статистически значимой (P = 0,0001). Количество ошибок, допущенных в последующих повторениях среди всех студентов, значительно различалось для резцов (P = 0,00215) и премоляров (P = 0,00383), тогда как в случае моляров незначительно (P = 0,77116).

Выводы: Благодаря идеальному отображению анатомии зубов; Использование 3D-моделей в обучении эндодонтии вполне может быть рекомендовано как обладающее значительным потенциалом для улучшения общего качества обучения на доклиническом этапе с целью заметного снижения общего риска возникновения осложнений во время фактической клинической работы.

Ключевые слова: 3D-печать; практическая работа; лечение корневых каналов.

3D Атлас зубов 9 — eHuman

Описание

3D-атлас зубов был включен в учебную программу более чем 70% стоматологических школ Северной Америки и используется международным стоматологическим сообществом в качестве современного решения для профессионального обучения и обучения пациентов.

Включает 3D-разделы по пародонтологии, одонтогенезу, антропологии, стоматологической эмбриологии и клиническому доступу. Портал Clinical Access обеспечивает прямой доступ к 3D-моделям зубов для более легкого и быстрого просмотра, а также для облегчения обучения пациентов и персонала.

Пример курса морфологии зубов с использованием 3D-атласа зубов

Вот что нового в Атласе зубов 9:

  • Новый режим виртуальной/дополненной реальности
  • Переработанный пользовательский интерфейс и взаимодействие с пользователем
  • Аннотации пользовательской модели в реальном времени
  • Более подробные викторины
  • Новое видео о восковой эпиляции в лаборатории Раздел

В ролях:

  • Интерактивный курс стоматологической анатомии
  • Морфология зубов с более чем 500 моделями
  • Краткий обзор зубов человека с подробными тестами
  • Простая активация лицензии и улучшенный процесс установки
  • Специализированные ресурсы с образцами обследований и другими анатомическими ресурсами

Требования:

  • Операционная система: Windows XP или новее или Mac OS X 10.8+
  • Аппаратное обеспечение: 5 ГБ свободного места на жестком диске и 8 ГБ ОЗУ
Скачать атлас зубов 9 >

Видео

3D-атлас зубов 9, демонстрация


Новое приложение виртуальной и дополненной реальности!


Студенты-стоматологи Тихоокеанского университета пробуют виртуальную реальность для стоматологического образования

Встраивание видео на базе Webilop

Материализация! Что стоматологи могут делать с 3D-принтерами? · Границы для молодых умов

Аннотация

Представьте, что вы можете создать любой инструмент одним щелчком мыши! Звучит как научная фантастика.3D-печать — это новый инструмент, который изменит ваш опыт посещения стоматолога. Сегодня мы можем печатать пластик, керамику, металлы и даже живые клетки. Печать зубов была бы конечной целью для стоматологов. На сегодняшний день мы напечатали 3D-модели зубов и челюстей пациентов. Эти модели используются для планирования стоматологического лечения, демонстрации пациенту ожидаемых результатов и лечения определенных проблем с зубами. Результаты могут быть отображены в цифровом виде на компьютере и в виде модели, напечатанной на 3D-принтере. Это повышает энтузиазм и вовлеченность пациентов в их лечение.Кроме того, студенты-стоматологи проходят обучение с использованием моделей, напечатанных на 3D-принтере. 3D-печать можно использовать для изготовления деталей для лечения переломов костей и для покрытия сломанных зубов колпачками. Его также можно использовать для изготовления пломб или брекетов под цвет зубов. Итак, 3D-печать — многообещающий инструмент для развития стоматологического лечения и образования.

Что такое 3D-печать и как стоматологи могут ее использовать?

Вы когда-нибудь видели научно-фантастический фильм, в котором астронавты на космическом корабле могут материализовать все необходимое с помощью репликатора, как в «Звездном пути»? В этих фильмах врачи могут даже залечивать раны, материализуя новую ткань внутри тела.Это звучит как научная фантастика или волшебство, однако существует новая технология, которая приближает эти удивительные подвиги к реальности. 3D-печать, также известная как аддитивное производство, определяется Оксфордским словарем как процесс создания физического объекта из трехмерной цифровой модели путем наложения одного слоя на другой с помощью роботизированного устройства. В 3D-принтерах можно использовать различные материалы, в том числе пластмассы, металлы и керамику в различных состояниях (порошок/жидкость/гель).Высокотехнологичные 3D-принтеры в настоящее время используются в больницах и университетах, а небольшие портативные системы доступны по всему миру. Небольшие недорогие портативные 3D-принтеры становятся все более популярными и в стоматологических клиниках. За последние 10 лет мы наблюдаем быстрый рост использования 3D-печати в стоматологии. Это позволяет проводить лечение, которое «индивидуально для пациента», то есть оно адаптировано к потребностям пациента. Кроме того, технология 3D-печати позволяет очень легко обмениваться данными пациентов с другими стоматологами и техниками одним щелчком мыши на компьютере.Такой обмен помогает, когда стоматологам необходимо обсудить варианты лечения со своими коллегами.

Доступны различные 3D-принтеры, в основном различающиеся источником света и материалом, используемым для 3D-печати (рис. 1). Существует три основных этапа 3D-печати. Первым шагом является получение цифрового 3D-изображения объекта для печати с использованием различных типов 3D-сканеров. Затем эта цифровая информация должна быть преобразована в форму, легко воспринимаемую 3D-принтером, называемую STL.Это делается с помощью компьютерного программного обеспечения. На этом этапе мы можем спроектировать будущий объект на компьютере. Последний шаг — отправить этот файл STL на принтер, чтобы можно было распечатать 3D-модель. Продолжайте читать, чтобы узнать, как стоматологи используют 3D-печать для улучшения ухода за полостью рта своих пациентов (рис. 2).

  • Рис. 1. Различные виды 3D-принтеров.
  • Сегодня существует несколько различных технологий 3D-печати.К ним относятся моделирование наплавления, при котором термоплавкий материал используется для наложения нитей слой за слоем; селективное лазерное спекание, при котором УФ-свет используется для отверждения порошка, нанесенного по определенному образцу; стереолитография, при которой ультрафиолетовый свет используется для отверждения смолы, нанесенной по определенному образцу; полиструйная печать, при которой принтер выбрасывает капли фотополимера, которые затвердевают под действием УФ-излучения; и биопринтер, в котором клетки наслаиваются между слоями на водной основе до тех пор, пока ткань не будет построена.Взято и изменено из статьи Oberoi et al. [2] с разрешения. Дополнительные ссылки и источники можно найти в Oberoi et al. [2].
  • Рисунок 2. Использование 3D-печати в стоматологии.
  • Для чего стоматолог может использовать 3D-принтер? В области челюстно-лицевой хирургии стоматолог может распечатать модели рта пациента, направляющие, которые помогают стоматологу во время операции, и искусственную кость. В области протезирования стоматологи могут печатать искусственные зубы и протезы.В области ортодонтии стоматологи могут печатать модели зубов и прозрачные элайнеры для изменения положения зубов. В эндодонтии стоматологи могут изготавливать направляющие для лечения корневых каналов. В области пародонтологии биопечать может стать будущим инструментом для производства тканей полости рта для трансплантации. Рисунок взят и изменен из статьи Oberoi et al. [2] с разрешения. Дополнительные ссылки и источники можно найти в Oberoi et al. [2].

Распечатанные на 3D-принтере инструменты для хирургии полости рта

При операциях на лице и полости рта стоматолог может использовать 3D-визуализацию и сканирование, чтобы получить информацию для создания 3D-цифровой модели оперируемой области.Эти модели облегчают осмотр всех частей лица или рта [1]. На основе этих 3D-печатных моделей, похожих на трафареты, можно создавать хирургические шаблоны и режущие сверла. Эти трафареты помогают стоматологу проводить точные операции и меньше травмировать соседние здоровые мышцы и кости. Кроме того, стоматолог-хирург может практиковать сложные хирургические процедуры, такие как резка кости, удаление опухоли, установка имплантата или восстановление перелома на 3D-печатных моделях, прежде чем выполнять реальную операцию на пациенте.

Распечатанные на 3D-принтере инструменты для изготовления протезов

Чтобы заменить отсутствующие зубы или части лица, черепа или челюстной кости, хирург-стоматолог может изготовить искусственные части, называемые протезами (единственное число: протез), которые выглядят так же, как оригинальные части тела. 3D-печать привела к удивительным достижениям в этой области стоматологии [2]. Вскоре станет возможным производить высокоточные протезы из таких материалов, как пластик, керамика (например, фарфор), металлы и гибкий силикон того же цвета и формы, что и собственное лицо пациента.После сканирования зубов и десен отца или матери пациента небольшой камерой с помощью 3D-печати создаются 3D-модели челюсти. Затем 3D-модель челюсти можно использовать для изготовления идеального протеза для отсутствующих зубов. Это может сократить время, которое пациенты должны проводить у стоматолога. Эта технология особенно полезна для больных раком, которым необходимо заменить большие части рта или лица после лечения рака. Эти замены помогают больным раком выглядеть и чувствовать себя красиво, поскольку замененные части очень похожи на их настоящие части тела.

3D-печатные инструменты для репозиции зубов

Прошли те времена, когда приходилось носить неудобные металлические брекеты для исправления кривых зубов. С помощью 3D-печати можно печатать прозрачные «жакеты» или элайнеры для всех зубов, чтобы правильно их выровнять. Эти элайнеры прикладывают усилие к неправильно расположенным зубам, чтобы привести их в соответствие с другими зубами [3]. Элайнеры не только выглядят красивее металлических брекетов, но и проще в использовании. Они также предохраняют корни зубов от повреждений, вызванных сильными нагрузками металлических брекетов.Кроме того, технология 3D-печати, используемая для этой цели, также дает стоматологам возможность хранить все сканы и информацию о пациентах в цифровом виде и распечатывать их, когда это необходимо, экономя место и время.

3D-печатные инструменты для лечения корневых каналов

Ваши родители, вероятно, говорят вам чистить зубы, чтобы у вас не было кариеса, который также называют кариесом. Все мы знаем, что если кариес не лечить вовремя, он может прорасти глубже в пульпу зуба, вызывая инфекцию корневого канала.Когда для осмотра зубов используются рентгеновские лучи, стоматолог может осмотреть корни только с одного направления. Трехмерное изображение с использованием методов, называемых КТ или МРТ, может помочь стоматологу увидеть корни со всех сторон. Распечатанные на 3D-принтере направляющие для корневых каналов, созданные на основе этих 3D-сканов, могут помочь стоматологу в доступе к корневым каналам для удаления поврежденной ткани пульпы. Это значительно сокращает время лечения и обеспечивает более точные результаты [4].

Распечатанные на 3D-принтере инструменты для восстановления десен и поддерживающих тканей

Здоровые десны важны для здоровья полости рта.К сожалению, проблемы с деснами все еще довольно распространены среди людей, которые в некоторых случаях требуют хирургического лечения. Хирургические шаблоны, напечатанные на 3D-принтере, могут помочь стоматологу точно разрезать десну, что лучше, чем резка десен от руки. Эти направляющие позволяют стоматологу спланировать и создать дизайн вашей улыбки перед операцией. Также можно распечатать модель результатов, чтобы показать пациенту, чтобы пациент мог лучше понять лечение. Но представьте, если бы мы могли напечатать новую ткань! Исследователи во всем мире работают над внедрением этой технологии в клинику.Путем печати тканей, которую обычно называют «биопечатью», мы скоро сможем производить 3D-печатные ткани для замены отсутствующих или больных частей костей и десен [5] — прямо как в научно-фантастических фильмах. Этот подход называется тканевой инженерией.

3D-печать для обучения студентов-стоматологов

студентов-стоматологов по всему миру проходят обучение работе с манекенами и моделями искусственных зубов/челюстей, которые изготавливаются не с помощью 3D-печати, а с помощью других технологий. Эти модели довольно просты и не отражают реальных ситуаций, наблюдаемых у пациентов.Это затрудняет для учащихся переход от моделей к реальным жизненным ситуациям. 3D-печать может помочь предоставить студентам-стоматологам более реалистичные ситуации для обучения. Такое обучение снизит вероятность того, что новые стоматологи допустят ошибки, когда действительно начнут лечить пациентов. По мере совершенствования 3D-печати тренировочные модели будут становиться все более и более реалистичными, дублируя текстуру, твердость, мягкость, гибкость и цвет реальной ткани. Это будет дополнительным преимуществом для студентов-стоматологов.Итак, вы видите, что 3D-печать будет играть все более важную роль в обучении будущих стоматологов.

Возьми домой сообщение

После прочтения этой статьи вам, вероятно, стало ясно, что 3D-печать — это растущая область с несколькими важными приложениями в стоматологии. 3D-печать может улучшить качество стоматологической персонализации и точности. Для студентов-стоматологов модели, напечатанные на 3D-принтере, являются наиболее продвинутым и полезным способом обучения, поскольку они максимально приближены к реальным ситуациям.По мере того, как исследования продолжаются быстрыми темпами, 3D-печать помогает стоматологам улучшать общее состояние полости рта и превращает стоматологию в научно-фантастическую профессию! Возможно, однажды в будущем, когда мы полетим к звездам, у нас будет репликатор, подобный тому, что был в «Звездном пути», который сможет материализовать новые зубы, когда они нам понадобятся!

Вклад авторов

GO и SN участвовали в разработке дизайна исследования, изучении литературы, анализе данных и написании рукописи. ME, KJ и AM участвовали в разработке дизайна, исследовании и подготовке рукописи.HA участвовала в разработке дизайна исследования, анализе данных, написании и представлении рукописи.

Глоссарий

Аддитивное производство : Процесс соединения материалов для создания объектов из данных 3D-модели, обычно слой за слоем. Его также называют 3D-печатью.

Цифровая модель : Трехмерное изображение объекта на компьютере.

3D-принтеры : Машины, которые позволяют создавать объекты из 3D-моделей с помощью аддитивного производства слой за слоем.

Стоматолог : Врач, лечащий зубы.

Элайнеры : Устройства, которые вы носите во рту, чтобы правильно выровнять зубы.

Корневой канал : Каналы внутри зубов, в которых находится живая ткань пульпы.

Биопечать : Процесс объединения клеток, факторов роста и биоматериалов с помощью 3D-печати для создания биомедицинских деталей, похожих на натуральные ткани.

Тканевая инженерия : Использование комбинации клеток и методов для улучшения, замены или формирования новых биологических тканей.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Исследование авторов по 3D-печати в рамках проекта M3dRES (nr.858060) был поддержан Австрийским агентством содействия исследованиям (FFG). Дополнительные ссылки и источники можно найти в Oberoi et al. [2].


Каталожные номера

1. Alrasheed, AS, Nguyen, LHP, Mongeau, L., Funnell, WRJ, and Tewfik, MA 2017. Разработка и проверка модели остиомеатального комплекса и лобной пазухи, напечатанной на 3D-принтере, для обучения эндоскопической хирургии носовых пазух. . Междунар. Форум Аллергия Ринол. 7: 837–41. doi: 10.1002/алр.21960

2. Оберой, Г., Нич, С., Эдельмайер, М., Янич, К., Мюллер, А.С., и Агис, Х. 2018. 3D-печать, охватывающая аспекты стоматологии. Фронт. биоинж. Биотехнолог. 6:172. doi: 10.3389/fbioe.2018.00172

3. Martorelli, M., Gerbino, S., Giudice, M., and Ausiello, P. 2013. Сравнение индивидуальных прозрачных и съемных ортодонтических аппаратов, изготовленных с использованием технологий RP и CNC. Вмятина. Матер. 29:e1–10.doi: 10.1016/j.dental.2012.10.011

4. Наяк, А., Джайн, П.К., Канкар, П.К., и Джайн, Н. 2018. Направляемое эндодонтическое лечение на основе компьютерного проектирования: новый подход к подготовке полости доступа к корневому каналу. Проц. Инст. мех. англ. Н 232:787–95. дои: 10.1177/0954411918788104

5. Li, Z., Liu, YS, Ye, HQ, Liu, YS, Hu, WJ, and Zhou, YS 2017. Диагностика и лечение сложных эстетических дефектов передних зубов путем сочетания цифровой эстетики всего процесса реабилитация пародонтологическими операциями. Пекин Да Сюэ Сюэ Бао 49:71–5.

Ученые сообщают об автоматическом методе изучения 3D-реконструкций зубов

В последние годы на кафедре ортопедической стоматологии РУДН проводятся исследования палеоантропологических находок, относящихся к разным историческим периодам и территориям. Исследователи из РУДН: Самвел Апресян (д.м.н., проф.) и Армен Габутчян (к.м.н.) совместно с коллегами из МФТИ и МГУ предложили новую методику стоматологического морфологического исследования.Метод полностью автоматизирован и работает с 3D-моделями зубов, полученными с помощью микрокомпьютерного томографического сканирования. Этот метод используется для изучения зубов всемирно известного археологического памятника Сунгирь, однако его можно использовать и в обычной стоматологической практике. Результаты опубликованы в Journal of Imaging.

Одним из методов, широко используемых антропологами в эволюционных и исторических исследованиях человека, является одонтометрия – измерение зубов. Обычно этот метод требует применения одонтометра, инструмента, похожего на штангенциркуль с заостренными губками, которые производят измерения с точностью до одной десятой миллиметра.Исследователи из РУДН обратили внимание на то, что существующие технологии — микрокомпьютерная томография, 3D-моделирование и анализ поверхности — позволяют проводить более детальное стоматологическое исследование. На разработку метода повлияли наблюдения и опыт стоматологической практики — стоматологи всегда обследуют зубы, изучая их морфологические признаки (бугорки и борозды). Предлагаемый метод автоматизированной обработки томографических изображений основан на предложенных морфологических интерпретациях.Представленный метод был применен в настоящей работе для анализа зубов древнего человека.

«Подходы к изучению и применению стоматологических морфологических данных различаются в стоматологии и физической антропологии. Таким образом, стоматологи обычно не сосредотачиваются на детальном изучении морфологических разновидностей в той же степени, что и квалифицированные одонтологи. Тем не менее, стоматологи, как и зубные техники, ежедневно следят за морфологией зубов с точки зрения их смыкания и взаимодействия противолежащих зубных дуг.Каковы основные подходы к стоматологическому морфологическому исследованию? Видимо, визуальный осмотр, неметрические оценки — номер один. С этого мы и начинаем, открывая классический учебник по морфологии зубов. В традиционной методике измерения зубов основным инструментом остается одонтометр, хотя он больше подходит для общей оценки, чем для более или менее детального описания морфологии зубов. Быстро и точно получаемых данных широкого диапазона и соответствующей плотности достаточно для проведения морфометрических исследований, а не оценок размеров зубов, присущих традиционным методикам», — сказал Армен Габутчян из РУДН.

Представленный метод называется автоматизированной цифровой одонтометрией (АДО). Он был предложен тем же коллективом авторов в 2019 году. ADO полностью переводит ручной рабочий процесс одонтометрического исследователя в автоматический цифровой режим. Сегодня АДО используется не только в антропологии, но и для изучения палеонтологических находок. Медики продемонстрировали новый подход к изучению морфологии зубов с АДО на примере зубов, найденных на доисторическом поселении Сунгирь во Владимирской области (Россия).В различных работах датировку находок из этой верхнепалеолитической стоянки относят к 26-30 тысячам лет, когда формировались морфологические черты современного человека. Для исследования был выбран верхний левый второй моляр подростка из сунгирского погребения.

Первый этап обследования зубов – микрокомпьютерное томографическое сканирование. Полученные изображения затем автоматически обрабатываются для создания 3D-реконструкции зубов. Следующий шаг выполняется для установления ориентации зуба.Исследователи из РУДН предложили алгоритм автоматической ориентации зуба. Это повторяющийся процесс; Для каждой точки зуба задают гауссову кривизну (степень кривизны поверхности) и по полученным данным определяют границы анатомической жевательной поверхности зуба. Эта морфологическая структура служит для задания системы координат. Второй этап – построение поперечных сечений зуба. Завершающий этап – замеры. Они также осуществляются в автоматическом режиме, но этот процесс контролируемый, и оператор может изменять настройки, адаптируя их под исследовательские цели.В отличие от традиционных методов новая методика позволяет проводить одонтометрические измерения одновременно на внешнем (эмаль) и внутреннем (дентин) контурах.

«Важной особенностью томографической визуализации является поднятие вверх крышки, закрывающей внутренние структуры зубов, которые теперь можно изучать и сравнивать с внешней морфологией. Наши предыдущие исследования включают измерения, проведенные отдельно на реконструкциях эмали и дентина; однако сравнение представляет интерес, особенно с учетом различий в изменениях, происходящих на внешнем и внутреннем морфологических слоях зубов», — сказал Армен Габутчян из РУДН.

 

 

Скачать STL файл 3d модель модели зубов с коронкой • Шаблон для 3D печати ・ Культы

?

Качество создания: 5,0/5 (1 голос)

Оценка членов на пригодность для печати, полезность, уровень детализации и т.д.

Ваш рейтинг: 0/5 Удалить

Ваш рейтинг: 0/5

  • 👁 559 Просмотры
  • 0 нравится
  • 1 скачать

Описание 3D модели

3D-модель с коронкой для стоматологических кабинетов. Для получения дополнительной информации обращайтесь по адресу [email protected] разработаны в galawey exocad exocad shining meshmixer chitubox


Параметры 3D-печати

Информация о файле 3D-принтера

  • Формат 3D-дизайна : STL Сведения о папке Закрывать
    • 2021-09-14_00002-001-25-crown_cad.stl
    • Modelo Para Imprimir Test 1 (1).стл

    Подробнее о форматах

  • Дата публикации : 2021/09/17 в 22:43

Авторские права

©

Теги

Создатель

Коллекция, связанная с этой 3D-моделью


Лидеры продаж категории Разное


Хотели бы вы поддержать культы?

Вам нравятся культы и вы хотите помочь нам продолжить приключение самостоятельно ? Обратите внимание, что мы небольшая команда из 3 человек , поэтому очень просто поддержать нас, чтобы поддерживали деятельность и создавали будущие разработки .Вот 4 решения, доступные всем:

  • РЕКЛАМА: Отключите блокировщик баннеров AdBlock и нажмите на наши рекламные баннеры.

  • ПРИСОЕДИНЕНИЕ: Совершайте покупки в Интернете, нажав на наши партнерские ссылки здесь Amazon или Aliexpress.

  • ПОЖЕРТВОВАНИЕ: Если вы хотите, вы можете сделать пожертвование через PayPal здесь.

  • СВОБОДНЫЕ СВЕДЕНИЯ: Пригласите своих друзей, откройте для себя платформу и великолепные 3D-файлы, которыми делится сообщество!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.