Содержание

Сепарации зубов при коррекции прикуса, лечение проблем прикуса у частного ортодонта Ирины Буториной

Исправление прикуса в рассрочку

подробнее


Сепарация в ортодонтии

Сепарация – это процедура разобщения зубов за сет уменьшения толщины эмалевого слоя.

Долгое время пациента до начала ортодонтического лечения приходилось проходить через процедуру удаления зубов. Это позволяло освободить место в зубном ряду. Сегодня существует альтернатива этой процедуре – сепарация зубов. В ходе сепарации доктор удаляет часть эмали с контактных (боковых) поверхностей зубов. Опасаться этого не стоит. Эмаль становится тоньше на десятые доли миллиметра, в то время как ее толщина составляет около 2 мм. В то же время, процедура позволяет сохранить пациенту собственные здоровые зубы, что гораздо важнее.

Во время сепарации доктор обтачивает определенное количество зубов. При помощи диагностических моделей и данных других исследований вычисляют, какое пространство необходимо для свободного перемещения зубов. Как правило, это несколько миллиметров. Сепарация зубов позволяет получить  до 5 мм свободного места для эффективного ортодонтического лечения.

Когда необходима сепарация

  • При скученности зубов
  • При протрузии зубов (наклоне вперед)
  • При ротации зубов

К сепарации прибегают в рамках подготовки к установке несъемной брекет-системы или уже во время лечения. Также, сепарация может производиться и при лечении элайнерами (прозрачными капами).

Преимуществами процедуры являются:

  1. Ее эффективность. Использование такой методики позволяет освободить до 5 мм пространства в каждом зубном ряду;
  2. Возможность осуществления строго контроля за проведением процедуры, что позволяет создавать определенное количество дополнительного места;
  3. Достижение необходимого результата в течение короткого времени;
  4. Безболезненность процедуры;
  5. Благодаря применению методики, удается избежать удаления зуба.

После завершения сепарации образовавшиеся острые углы подвергаются шлифовке. Поверхность зуба обрабатывается специальными материалами, способствующими его укреплению. Корректное проведение процедуры не сопровождается никакими негативными последствиями для зубной эмали. Однако чтобы получить качественный результат, целесообразнее обратиться к квалифицированному специалисту. В этом случае развитие таких осложнений, как травмирование десны, повреждение пульпы будет исключено.

Сепарации зубов: мифы  и реальность

Вопреки расхожим заблуждениям, сепарация не ведет к развитию кариеса, чувствительности зубов или ухудшению их эстетики. Наоборот, часто именно сепарация позволяет придать зубам более гармоничную и правильную форму, что положительно сказывается на эстетической стороне вопроса. Что касается гиперестезии (или чувствительности), она связана с деминерализацией зубов, пористой и проницаемой структурой эмали, а не с ее толщиной. Никакой коррекции или реставрации зубы после сепарации не требуют. Они выглядят естественно. Эта процедура безболезненна и не занимает много времени. Часто именно сепарация является залогом успешной коррекции скученности зубов.

Сепарация зубов у доктора Ирины Буториной

Ирина Буторина – опытный врач-ортодонт, который в совершенстве владеет методикой проведения сепарации зубов. Перед проведением процедуры необходимо уточнить наличие показаний. Если в сепарации зубов нет прямой необходимости, настаивать на ее проведении никто не будет. Доктор проведет осмотр полости рта, снимет слепки, по которым будут изготовлены диагностические модели. Именно расчет моделей позволяет выяснить, позволит ли сепарация добиться желаемого результата. Приглашаем Вас на консультацию к опытному, компетентному врачу-ортодонту Ирине Буториной. Записаться на удобное время Вы можете по телефону или при помощи сайта.

Примеры лечения прикуса брекетами после сепарации зубов (фото до и после коррекции) у Ирины Буториной

Неправильный прикус пациента до начала лечения

Результат лечения брекетами после сепарации зубов

Читайте также:

Сепарация зубов при ношении брекетов — последствия и отзывы!

Можно ли поставить брекеты без удаления зубов?

Ни для кого из потенциальных пациентов ортодонта, наверное, уже не является секретом, что для исправления прикуса и перемещения зубов необходимо иметь свободное место в челюстной кости. Бывают такие клинические ситуации, когда для этого при установке брекетов необходимо удалять зубы. Но встречаются и пограничные случаи, когда при недостатке места или при скученных зубах ортодонты предлагают альтернативный щадящий вариант.

Сепарация — гуманная альтернатива удалению

Сепарацией стоматологи называют несложную процедуру, которая сводится к снятию тонкого слоя эмали с боковых поверхностей группы зубов. С одной стороны удаляется эмаль толщиной всего 0,25 мм, что не сказывается на здоровье зубика и его эстетических характеристиках, но иногда приводит к повышению чувствительности. Практикуется этот метод с 1960-х годов и до сих пор оправданно считается безболезненным и безвредным.

  • Конечно, четверть миллиметра погоды не сделает. Но на одном зубике при обработке двух граней удается сэкономить 0,5 мм, а на 6 и 10 зубах, соответственно, 3 мм и 5 мм. Эти недостающие миллиметры уже позволяют ортодонту планировать оптимальную программу исправления прикуса брекетами.
  • Кроме того, у многих больных коронки имеют трапецеидальную форму, расширенную книзу, по направлению к десне или, наоборот, кверху. После сепарации они принимают правильную, приближенную к прямоугольной форму, а впоследствии, к моменту окончания лечения, смыкаются и щели у десны.

Тем не менее, стоматологам часто приходится сталкиваться с отказом от сепарации. Удаление зуба под анестезией пугает некоторых пациентов гораздо меньше, чем простая, безболезненная процедура по снятию минимального слоя зубной ткани. Давайте разберемся, в чем все-таки состоят преимущества этого метода.

Эффективна ли сепарация?

Важно понимать, что любая ортодонтическая процедура предлагается больному исключительно при наличии показаний. Если место для перемещения зубов можно получить без удаления и сепарации, оно будет получено соответствующей технологией. Если же оптимальным способом получения пространства для разворота зубика врач считает его механическую обработку в местах соединения с соседними, значит, у него есть для этого все основания.

Об эффективности сепарации свидетельствует следующий факт. Доктор получает возможность освободить точно, до 0,25 мм выверенное свободное пространство — именно то, которое нужно для проведения ортодонтических манипуляций. Удаление здорового зуба при установке брекетов освобождает гораздо больше места, чем нужно. Поэтому такой «выигрыш» не всегда позитивно сказывается на результате коррекции. Кроме сохранения здоровых зубов, сепарация обеспечивает и другие преимущества.

  1. Особо неприятными ощущениями она не сопровождается.
  2. Заботиться о лунке, возникающей на месте удаленного зуба, больному не приходится.
  3. Не возникает даже необходимость в восстановлении тканей.
  4. Все манипуляции проводятся очень быстро и не требуют специальной подготовки.

Следует отметить, что в настоящее время при лечение революционными самолигирующимися брекетами Smartclip 3M в Москве вообще очень редко проводится удаление зубов. В этом просто не возникает необходимости.

Как и чем проводят сепарацию зубов для брекетов?

Для обработки выступающих частей зубика используют штрипсы — специальные абразивные полоски, или тонкий мелкозернистый бор. Считается, что последний обеспечивает большую точность и оказывается более щадящим по отношению к пациенту.

Но на практике оказывается, что результат все-таки определяется мастерством ортодонта и степенью отлаженности его взаимодействия с ассистентом. При выполнении седации насадка должна быть прочно зафиксирована, причем параллельно необходимо защищать мягкие ткани от травмирования при помощи зеркала. Поэтому нет ничего страшного, если аккуратное обтачивание зубов при установке брекетов под ключ будет выполнено штрипсами. После черновой обработки врач тщательно зашлифует все заострившиеся участки.

Но применяется еще и физиологическая сепарационная методика. В щелях между определенными зубами располагаются и фиксируются на сутки сепарационные клинья. Они и обеспечивают минимально необходимое ортодонту пространство.

Как избежать неприятных последствий процедуры сепарации?

У некоторых больных после сепарации может возрасти чувствительность зубов, а при механическом повреждении десны — возникнуть локальное, легко купируемое воспаление. Поэтому после обработки зубов проводятся традиционные процедуры, укрепляющие зубную эмаль, защищающие ее от разрушения, а также снимающие чувствительность.

 

Врач: Суджаев Сергей Романович
Возраст пациента: 25 лет
Диагноз: дистальная окклюзия, трансверзальная резцовая окклюзия, скученность
фронтального отдела верхнего и нижнего зубных рядов, адентия зубов 1.4;2.4;3.4;4.4.
Срок лечения: 12 месяцев
Аппаратура: брекет-система Clarity SL
ЗАДАТЬ ВОПРОС ВРАЧУ


 



Как нас найти?:

Многоканальный телефон:

+7 (495) 786-02-94

Пн-Пт с 9 до 20
Сб: 10:00 — 15:00

Москва, Спартаковская площадь, д.14, с.2
​Бизнес-центр «Central street», офис 2104
(вход со стороны ул. Бауманская, д.13, с.3)

Дополнительные процедуры в ходе лечения: межапроксимальная сепарация, микроимплантация, фотографирование

1. Межаппроксимальная сепарация зубов

Видеоролик, демонстрирующий эту процедуру:

 

 

В каких случаях нужна сепарация?

1. Ширина верхних резцов не соответствует ширине нижних резцов. У врачей-ортодонтов есть определенные методики расчета соответствия ширины резцов верхней и нижней челюсти. И когда врач выявляет это несоответствие, то предлагает пациенту пришлифовать резцы верхней или нижней челюсти, чтобы передние и боковые зубы в будущем получили более физиологичное смыкание.

2. Когда пытаемся пролечить без удаления (а риск удаления велик). В этом случае пациенту предлагается на выбор – либо пришлифовка всех зубов, той челюсти, где возможно удаление, либо удаление одного-двух зубов.

3. Когда ассиметричные зубы левой или правой половины челюсти. Это чаще встречается у взрослых пациентов, уже прошедших через многочисленные руки терапевтов-стоматологов. Когда врач стоматолог устанавливая пломбу, не пытался повторить анатомическую форму зуба, либо вообще понятия не имел, что так надо делать, либо не имел такой возможности из-за сформировавшихся условий во рту пациента.

4. Когда зубы треугольной формы и после исправления видны черные треугольники. Это чаще применяется у взрослых пациентов. Когда пациент начинает лечение со значительной скученности резцов и клыков. При этом десна за много лет приобрела то низкое, вынужденное положение, в котором стоят сегодня зубы, и пациент на начало лечения видит нормальное положение десны. После установки брекетов, зубы треугольной формы начинают расправляться и при этом, десна не меняет своего положения вслед за зубами. В итоге зубы стоят ровно, а десна осталась почти на том же месте где и была до начала лечения. Зрительно появляются черные треугольники между резцами. Пациент это воспринимает как опустившуюся десну. Хотя это не десна изменила свое положение, а зубы.

Безопасно ли это?

Объем сепарации (пришлифовывания) не велик. Сошлифовывается небольшое количество эмали с боковых сторон зуба (0,1-0,5 мм). У каждого зуба в этих местах достаточно толстый слой эмали. Для сепарации не надо делать анестезию. Это немного неприятно, но не больно. И эта процедура не может привести к кариесу. Бывает, после процедуры появляется небольшая чувствительность зубов, но через небольшой промежуток времени это проходит.

Как это проводится?

После небольшого выравнивания зубов (на 4-8 мес) очень тонким алмазным диском врач очень аккуратно сошлифовывает требуемое количество эмали с запланированных зубов. После этого пришлифованные поверхности полируют полировочными дисками. Сразу после сепарации пациент видит промежутки между своими зубами. Врач одевает эластичную цепочку на все зубы и в течении 1-4 мес все промежутки закрываются.

2. Микроимплантация

Микроимплантаты используются в ортодонтии для увеличения костной опоры. Они представляют собой небольшие винты, которые устанавливаются в костную ткань на этапе ортодонтического лечения. Они отличаются от обычных имплантатов размером, продолжительностью использования и назначением. Микроимплантат – это временный элемент, который устанавливается и удаляется на этапе ортодонтического лечения. Длина микроимплантата составляет от 6 до 12 мм (чаще всего мы используем 6-8 мм).

Установка микроимплантата занимает не больше 10 минут, проводится под местной инфильтрационной анестезией (это самый легкий вид анестезии, при которой обезболивается только слизистая оболочка) и не требует реабилитационного периода. После процедуры возможны незначительные болевые ощущения слизистой в месте установки (только от укола), которые проходят уже на следующий день.

После достижения необходимого результата микроимплантат удаляется. Это может сделать ортодонт, поскольку анестезия не требуется (в костной ткани отсутствуют нервные окончания). В области, где был выкручен микроимплантат не остается даже и следа уже через 2-3 дня. Мы рекомендуем промывать этот участок раствором 0,05% хлоргексидина в течение 3 дней и тщательно следить за гигиеной в этой области.

Наличие микроимплантата требует более тщательного соблюдения гигиены полости рта, в ином случае есть высокий риск его отторжения. Также, у курящих пациентов частота отторжения увеличивается в разы, поскольку смолы, содержащиеся в табачном дыме, оседают на поверхности микроимплантата, раздражая слизистую оболочку, воспаление слизистой переходит на костную ткань и микроимплантат становится подвижным.

Так зачем нужны микроимплантаты?

1. Для создания места в случае наклонившегося зуба в сторону удаленного перед ним зуба и последующей имплантации и протезирования.
2. В случае опустившегося верхнего зуба вниз на место ранее давно удаленного нижнего зуба.
3. Для недвижимой опоры при перемещении группы зубов.
4. Для выравнивания окклюзионной линии. Линии, проведенной по краешкам верхних резцов и в сравнении с линией проведенной по уровню зрачков. Когда зубы левой или правой половины находятся на разной высоте.

 

 

Пример №1

Отсутствует 25 зуб, свободное место необходимо закрыть перемещением передних зубов (24, 23 и так далее) назад, однако, если мы дадим эластическую тягу между зубами 24 и 26, они будут двигаться навстречу друг другу (согласно третьему закону Ньютона), но нам нужно, чтобы 26 зуб остался на месте. Поэтому мы устанавливаем микроимплантат за 27 зубом — это позволяет обеспечить опору для 26 зуба, микроимплантат не дает возможности ему перемещаться вперед.

Пример №2

В данном случае у пациентки проведено удаление 15 зуба по ортодонтическим показаниям, 27 зуб уже отсутствовал. Нами было принято решение переместить назад 26 зуб, чтобы избежать удаления еще одного зуба (25 зуб) и имплантации в области 27 зуба. Таким образом, пациентка получит идеально ровные зубные ряды, правильный прикус при отсутствии имплантатов, хотя для нас было бы намного проще провести симметричное удаление 5 зубов и имплантацию в области отсутствующего 27 зуба. Подобное лечение возможно только при использовании микроимплантатов.

 

3. Фотографирование

Современная ортодонтия стоит наравне с такими же специальностями как косметология и пластическая хирургия, в значительной степени меняющими внешний вид пациента. В связи с этим для доктора и пациента важны фотодокументальные записи истории лечения. Лишь фотографии лица и зубных рядов могут дать объективную оценку степени произошедших изменений в процессе лечения. Фототехника на ортодонтическом приеме сегодня является такой же неотъемлемой частью, как одноразовые бахилы на входе в медицинское учреждение.

Итак, для чего врачу необходимо проводить фотографирование пациента,
и какие снимки выполняет доктор?

Доктор проводит сравнительный анализ изменений, происходящих с вашими зубами в течение всего лечения. Согласитесь, довольно сложно запомнить положение каждого зуба и сравнить их с исходными через 4-6 месяцев лечения? А если у врача 20-30 пациентов в день и 25 рабочих дней в месяц? С помощью простых вычислений получаем, что доктор должен запомнить 750 случаев расположения зубов, меняющих свое положение каждый месяц. В этом нам помогает фотодокументация каждого случая.
Выполнение диагностических фотографий до, в процессе и после лечения имеет большое клиническое значение, т.к. изменения при ортодонтической коррекции происходят постепенно. К тому же, просматривая выполненные фотографии, доктор может проследить динамику лечения и обратить внимание на нюансы, которые пропустил, оценивая ситуацию в полости рта.

Фотографирование происходит во время второго вашего визита в клинику, посвященного заключению договора и снятию слепков. Таким образом, на основании анализа рентгеновских снимков, фотографий и диагностических гипсовых моделей врач составляет комплексный план лечения.

.

В процессе ортодонтического лечения фотографирование зубных рядов может повторяться каждые 2-6 месяцев для получения сравнительной оценки, эффективности выбранной механики и анализа возможных ошибок в диагностике или реализации плана лечения. Анализируя динамику изменений по фотографиям, доктор понимает какие меры необходимо предпринять, чтобы ускорить процесс лечения или направить его в необходимое русло.

Безусловно, по окончании лечения доктор также фотографирует лицо и зубные ряды,чтобы задокументировать полученный результат и сравнить фотографии до и после ортодонтического лечения.

.

Сопоставив фото до и после лечения, мы наглядно видим результат проделанной работы. В разделе «Примеры работ» на нашем сайте вы можете увидеть именно такие фотографии различных клинических случаев.

.

Сепарация зубов

Сепарация – это обточка зубной эмали, которая выполняется для придания зубам эстетического вида или для коррекции формы перед установкой брекетов и коронок.

Во время сепарации стоматолог стачивает слой эмали толщиной не более 0.25 мм, чтобы не нанести непоправимого вреда зубам. После обработки зубы шлифуются и покрываются защитным слоем. После определенных видов сепарации в промежутки между зубами на 1-2 дня устанавливаются специальные фиксирующие клинья.

Сепарация помогает без радикальных хирургических операций исправить неровности зубного ряда и скорректировать прикус при небольших отклонениях. Процедура проводится с помощью бормашины с сепарационным диском или специальной пилочки.

Показаниями к проведению сепарации служат:

  • коррекция только что прорезавшегося зуба;
  • исправление искривлений зубного ряда;
  • подготовка к установке мостовидных имплантов.

Преимущества сепарации

Эта процедура на сегодняшний день является самой щадящей из всех, которые позволяют получить дополнительное пространство между зубами. Раньше для установки мостовидных протезов необходимо было удалять соседние зубы, но сепарация позволила этого не делать.

Процедура проходит под местной анестезией и не вызывает болезненных ощущений. Защитный слой, которым покрываются обработанные зубы, устраняет необходимость тратить время на восстановление зубной ткани.

Сепарация не требует большого количества времени.


Наша стоматология в Санкт-Петербурге

Получить подробную информацию и записаться на прием Вы можете по телефону +7 (812) 640-55-25

Использование прозрачных элайнеров в сочетании с аппроксимальной сепарацией зубов для лечения поздней скученности

С. В. Камалова

врач-ортодонт клиники «Немецкая стоматология»

И. И. Соколова

д. м. н.

Когда профессор Александер упомянул в своей лекции о сепарации, из зала раздался вопрос: «Скажите, профессор, как вы уговариваете пациента сделать сепарацию?» Александер недоуменно пожал плечами: «Никак не уговариваю. Пациент дает согласие на лечение, он доверяет его мне, и значит, я могу использовать любой метод для достижения результата». С того момента прошло около десяти лет. Но по-прежнему, когда речь заходит о сепарации как о методе, в глазах ортодонтов читается неуверенность, в глазах «неортодонтов» — отрицание и негодование: «Да как же можно осознанно повреждать здоровые зубы!» Тем не менее трудно встретить зарубежного лектора, который не упоминал бы о сепарации. Что же есть это неприятие — особенность нашего менталитета? Осторожность? Гуманность?

Первое упоминание о натуральной сепарации появилось в 1902 году. Изучая окклюзию аборигенов, ряд авторов сделал выводы следующего характера. Благодаря употреблению в пищу грубых продуктов, содержащих песок и прочие абразивные вещества, и ввиду отсутствия столовых приборов, кухонных приспособлений, измельчающих и предварительно подготавливающих пищу, в течение жизни взрослая особь теряла 14—15 мм в периметре зубного ряда за счет истирания эмали на контактных поверхностях зубов. Такое явление, как скученность, у этих особей практически отсутствовало.

Современные исследования демонстрируют, что мезиальный сдвиг (или «дрифт») зубов в течение жизни — это физиологический процесс, который приводит к скученности, поэтому применение несъемного ретейнера оправданно у всех пациентов.

Было замечено, что поздняя скученность в области нижних резцов возникает как у людей, проходивших ортодонтическое лечение, так и у тех, кто никогда его не проходил и не имел скученности ранее. Как правило, у таких пациентов отсутствуют жалобы функционального характера. С точки зрения ортодонта окклюзия может быть неидеальна, но вполне функциональна.

По мнению многих, совпадает поздняя скученность с прорезыванием зубов мудрости и является следствием позднего роста челюсти. Механизм следующий: верхние зубы перекрывают нижние, челюсть растет и стремится вперед, встречает преграду (в виде верхних зубов), преодолевает ее тем, что нижние резцы начинают отклоняться назад, и возникает скученность. Попытки нивелировать эту скученность приводят к протрузии нижних резцов, что либо ухудшает перекрытие, либо приводит к смещению нижней челюсти назад, в заднюю контактную позицию. Либо, если зубы «отпускают», они возвращаются в скученное положение. Скученность и протрузия — две стороны одной медали, именуемой дефицитом места.

Подытожим вышесказанное — поздняя скученность вероятна у большинства населения планеты. У современного человека, при наличии мезиального сдвига зубов и позднего роста нижней челюсти, отсутствует механизм физиологической компенсации — истирание эмали на контактных поверхностях.

Зачастую, когда у пациента в анамнезе было ортодонтическое лечение, возникает искушение обвинить ортодонта в некомпетентности. Дескать, «врач сделал что-то неправильно, поэтому зубы ушли». Но если лечения не было, кто виноват? Природа. Что делать? Либо смириться, либо устранять дефицит места.

Помните сказку о Золушке? Она все-таки смогла надеть маленькую хрустальную туфельку на большую ногу своей сестры. Но ликование мачехи длилось недолго. Туфелька соскользнула, и ее примерили Золушке, которой она оказалась впору. Счастливый конец.

В контексте ортодонтии хрустальная туфелька — это расстояние между нижними клыками, большая нога — сумма ширины нижних резцов пациента. Где же ножка Золушки? Это новая сумма ширины нижних резцов, которую мы получаем путем сепарации контактных поверхностей фронтальной группы зубов.

Методика аппроксимальной сепарации, или стриппинга, или межаппроксимальной редукции эмали, впервые была описана Баллардом в 1944 году. С тех пор менялись брекеты, концепции лечения, а эта методика только совершенствовалась. В ее продвижении участвовали величайшие ортодонты: Шеридан, Фийон, Фриман, Сонторо, Александер, Хадсон, Беннет, Маклафлин, Бегг и др. Было проведено множество независимых исследований по оценке резистентности эмали после сепарации, влияния сепарации на пародонт. Предложены различные ручные и машинные приспособления для сепарации. Словом, это уже хорошо проработанный метод с многолетними наблюдениями.

Сходятся разные авторы в следующем.

Сепарация показана взрослым людям с хорошей резистентностью эмали к кариесу.

После сепарации поверхность зуба должна быть гладкой.

После сепарации необходимо провести ремтерапию.

Сколько эмали можно убирать без последствий? Каждый автор дает свои рекомендации, называет свои цифры. Максимальный предел — в объеме не больше половины исходной толщины эмали.

О последнем поподробнее. Следует разделять понятия «объем допустимой сепарации» и «объем необходимой сепарации».

«Необходимый объем» определяется исходным расстоянием между нижними клыками (которое является чуть ли не единственной константой в ортодонтии). Доподлинно известно, что неоднократные и повсеместные попытки увеличения этого расстояния увенчались неуспехом, так как в ретенционном периоде клыки всегда возвращались к исходному расстоянию. Кроме того, необходимо задать правильный наклон нижним резцам исходя из динамической окклюзии и миофункционального статуса пациента.

Для получения «необходимого объема» мы можем воспользоваться мезиальными и дистальными поверхностями 4 резцов и мезиальными поверхностями клыков. «Допустимый объем», или резервный объем эмали, получается из расчета 0,5 мм на каждую сторону, итого 5 мм. Хотя у каждого конкретного пациента объем допустимой сепарации может быть и большим, и меньшим. Все зависит от индивидуальной толщины эмали и формы зубов.

Существует 3 формы зубов: прямоугольная, треугольная и бочкообразная (рис. 1). Причем толщина эмали не зависит от формы (рис. 2). При равной исходной толщине эмали, у прямоугольных зубов возможности для сепарации ограниченны по причине практически одинаковой ширины зуба в пришеечной области, по экватору и по режущему краю. Если убрать лишнее, возникнет ситуация, когда корни соседних зубов уже начнут контактировать друг с другом, а между коронками будут щели.

Рис. 1
Рис. 2

Бочкообразные зубы ограниченны для сепарации за счет нежелания нарушить пропорцию между длиной и шириной зуба. Если переусердствовать, зубы получатся узкими и длинными, что может не понравиться пациенту.

Оптимальны для сепарации треугольные зубы. Сепарация зубов такой формы позволяет сместить контактный пункт ближе к верхушке альвеолярного гребня, чтобы расстояние между ними было не более 5 мм. Впоследствии это приведет к устранению «черных треугольников» и улучшению пародонтологического статуса пациента.

Итак, сепарация возможна, если «допустимый объем» равен или больше «необходимого», если же он меньше, нужно искать другие пути.

Неоценимую услугу окажет сет-ап-модель (рис. 3), на которой техник сделает сепарацию и прорепетирует лечение. Пациенту можно показать, к чему мы стремимся, и либо получить его согласие и начать лечение, либо смириться с проблемой и расстаться друзьями.

Рис. 3

Исправить скученность можно при помощи различной аппаратуры.

Это может быть упрощенное лечение «социальной шестерки» с помощью брекет-системы, когда брекеты ставятся только на 6 передних зубов и объем перемещений ограничивается фазой нивелирования. Брекеты дают прекрасный контроль положения зубов во всех плоскостях. Для человека, который не проходил ортодонтического лечения ранее, это прекрасная возможность улучшить положение зубов в короткое время и с гордостью говорить: «Я носил брекеты всего лишь несколько месяцев». Для пациента, уже имевшего опыт ношения несъемной техники, предложение опять надеть брекеты звучит подобно приглашению второй раз пойти в армию и часто вызывает неприятие, несмотря на объяснения, что лечение займет немного времени и брекеты будут не на всех зубах. Вариант выбора — лечение с помощью прозрачных элайнеров (рис. 4).

Рис. 4

Прозрачные элайнеры (капы), изготовленные из пластин путем термоформирования, позволяют предсказуемо переместить зубы на небольшие расстояния. 1 капа рассчитана на перемещение одного зуба или группы зубов на 1 мм. Они очень эффективны как дополнение к брекет-системе на завершающих этапах лечения в качестве «идеализатора» положения зубов. Также могут работать обособленно. Элайнеры практически незаметны, что дает возможность пациенту носить их постоянно. Капу обязательно снимать только во время чистки зубов и приема пищи и ярко окрашенных напитков.

Планирование лечения с использованием элайнеров — процесс творческий.

На скученность зубов нужно смотреть, как на скученность машин на дороге. Часто водители, попавшие в затор, не могут разъехаться, и всегда полезно кому-то одному покинуть авто, посмотреть на ситуацию в целом и разрешить ее командами: «Ты сдай немного назад… Теперь вы возьмите немного вправо… А вы, девушка, езжайте вперед еще, еще…» и т. д. Ортодонт является своего рода регулировщиком. Он должен пошагово запланировать, куда, насколько и в какой последовательности должны двигаться зубы, чтобы «разрешить» скученность в минимальное время с максимальным эффектом.

Все начинается с диагностики. Она предполагает снятие точных двуслойных силиконовых оттисков для изготовления сет-ап-моделей. «Репетицию» сепарации и перемещения зубов целесообразно проводить с использованием артикулятора. Сначала моделируется конечный результат с учетом «необходимого» и «допустимого» объемов сепарации, затем проверяется его функциональность и вносятся необходимые коррективы. Когда понятен и очевиден конечный результат, все лечение разбивается на этапы, то есть на количество элайнеров. Исходя из того, что одна капа работает от 2 недель до 1,5 месяца при адекватном режиме использования, можно просчитать приблизительную стоимость лечения и его сроки.

Если пациент дает согласие на лечение, для каждого этапа изготавливается отдельный элайнер, и врач приступает к сепарации.

Конечно, использование элайнеров требует специальной теоретической подготовки. Как при любом методе, имеются свои нюансы, свои сложности.

Каждый случай подобен школьной задачке, решить которую можно разными способами. Пример. Условия задачи: у пациента поздняя скученность на нижней челюсти. Дефицит места — 1 мм, проявляющийся в вестибулярном наклоне 31-го зуба. Боковые резцы шире центральных на 0,5 мм. Высокий уровень резистентности эмали к кариесу. Приемлемая окклюзия.

Можно решить эту задачу как минимум двумя способами.

Первый способ. Сепарация 31-го по 0,5 мм с каждой стороны. Один элайнер на постановку в зубной ряд. То есть задачка решается в один ход за 1,5 месяца или менее того.

1-й вариант
1-й вариант
1-й вариант

Второй способ. Сепарация мезиальной грани 42-го на 0,5. Перемещение 41-го к 42-му одним элайнером. Сепарация мезиальной грани 32-го и постановка 31-го на место вторым элайнером. То есть задачка на 2 действия, на 3 месяца.

2-й вариант
2-й вариант
2-й вариант

2-й вариант

В первом решении — экономия времени и средств пациента, но неприемлемая эстетика: все резцы будут разных размеров.

Во втором решении — отличная эстетика, но такой путь дороже и дольше. Выбор за пациентом.

На первый взгляд, аппроксимальная сепарация кажется варварством, но если «копнуть глубже», это метод, который люди подсмотрели у природы. Причем подсмотрели давно и надолго. Вероятно, нежелание осваивать этот метод основывается на некотором догматизме, присущем нашему менталитету: всякое явление — либо белое, либо черное. Пилить здоровый зуб — плохо. Но, как сказал Парацельс, «все есть яд, и ничто не лишено ядовитости, и только доза делает яд безвредным».

Сепарация как альтернатива удалению зубов

До появления методики сепарации ортодонтическое лечение предусматривало удаление одного из мешающих друг другу после установки брекетов здоровых зубов, что было нежелательно, хотя и решало проблему выпрямления неровных зубов и исправления прикуса.

Сепарация чаще назначается при отклонении зубов на внешнюю сторону зубного ряда. Существует два вида сепарации — механическая и почти не применяемая физиологическая, когда между зубами вставляются на длительный срок тонкие пластинки.

Механическая сепарация

Механическая сепарация состоит в стачивании зубной эмали в точках соприкосновения зубов. Процедура, с помощью которой удается освободить до 0,25 мм пространство со стороны каждого зуба, в сумме освобождает до 8 мм при обработке всех зубов в зубном ряду. Это дает возможность вернуть неправильно выросшие зубы в нужное положение, выровняв зубной ряд и создав идеальную линию улыбки.

Ход процедуры

Обработка зубов осуществляется специальными пилками или бормашиной, позволяющими сделать эмаль в месте воздействия предельно гладкой. Стачивание не влияет на состояние зуба и не активирует кариозные процессы. Обычно нет необходимости даже в местной анестезии, так как в зоне обработки отсутствуют нервные окончания.

На процедуру обычно требуется от 10 до 15 минут. Операция завершается нанесением на отшлифованные зубы охлаждающего обезболивающего геля.

Механическая сепарация безвредна, безболезненна и занимает незначительное время. К ней прибегают обычно через 2-3 месяца после установки брекетов.

Противопоказания

Относительными противопоказаниями к механической сепарации могут служить:

  • повышенная чувствительность эмали;
  • пародонтит;
  • пародонтоз;
  • кариес.

Исправление зубного ряда можно будет осуществить после завершения лечения выявленных заболеваний.

Последствия

Процедура способна вызвать временное повышение чувствительности зубов к внешним воздействиям (горячая или холодная, кислая или соленая пища и пр.). Такое состояние проходит уже через несколько часов после обработки зубов.

Межзубная сепарация зубов

Для поддержания здоровья зубов и привлекательности улыбки важными факторами выступают регулярное прохождение осмотров и своевременное лечение. Методики, применяемые в косметической стоматологии, способствуют устранению эстетических дефектов, одновременно предупреждая развитие патологий. Сепарация зубов считается одним из перспективных направлений, относящимся к данной категории.

Общее представление

Приоритетом стоматологического лечения выступает сохранение элементов зубного ряда и целостности структуры челюстного отдела. Межзубная сепарация, или разделение зубов, призвана сформировать контур внешнего вида, корректно расположить смежные единицы, и обеспечить достаточное пространство для их смещения в рамках ортодонтической коррекции.

Виды

В соответствии с общей классификацией, выделяют эстетическую и лечебную стоматологию, и в каждом из направлений используется рассматриваемая техника. В первом случае применяется апроксимальное, или боковое разделение, во втором – коронаро-радикулярная сепарация зуба.

Апроксимальная методика предусматривает использование инструментария для снятия эмалевого защитного слоя. Толщина удаляемого пласта не превышает четверти миллиметра с каждой из боковых сторон, что исключает болезненность или нанесение травм при шлифовке. Коронаро-радикулярный способ рекомендуется при лечении элементов с парными корневыми частями. Зуб как бы делится надвое, что позволяет избежать экстракции, и сохранить единицу для протезирования в будущем.

Этапы процедуры

С технической точки зрения различают два типа сепарации:

  • Механическая – предусматривает использование абразивных инструментов: боров, пилок и дисков;
  • Физиологическая – реализуется с помощью специальных приспособлений, размещаемых в межзубном пространстве, и оказывающих постоянное давление на элементы ряда, под действием которого образуется промежуток.

В обоих случаях основной целью выступает формирование промежутка между зубами. Популярность механической сепарации обуславливается меньшей продолжительностью и более точными результатами.

Показания и противопоказания

К числу факторов, выступающих основанием для назначения сепарации, относят:

  • Аномальное развитие прикуса;
  • Наличие клиновидных или выдающихся резцов;
  • Чрезмерную плотность зубного ряда;
  • Скученность, стертость режущих кромок;
  • Планирование коррекции с использованием виниров или брекетов, подготовка к имплантации.

Процедура не имеет строгих противопоказаний, поскольку не сопровождается обязательным использованием анестезирующих препаратов и радикальным вмешательством в структуру зубочелюстного аппарата. Потенциальными временными ограничениями выступают общие системные и вирусные патологии, наличие которых требует предварительного лечения.

Плюсы и минусы

Среди положительных аспектов, отмечаемых при проведении сепарации, врачи в первую очередь выделяют возможность сохранения элементов зубного ряда, и одновременного создания пространства, достаточного для ортодонтической коррекции. Методика позволяет вычислить точные параметры, отличается минимальной временной продолжительностью протокола и низкой вероятностью возникновения болевого синдрома. Сепарация не предусматривает дополнительных реабилитационных процедур, и позволяет освободить участки до 8 мм, достаточные для установки протезирующих имплантатов.

Фактических недостатков метода на практике не выявлено. Минимальная толщина слоя эмали, подвергающегося снятию, исключает ухудшение прочностных характеристик, так что зубы остаются прочными и крепкими, без видимых внешних изменений.

Осложнения

Проблемные ситуации, возникающие в ходе проведения процедуры, обуславливаются техническими ошибками, допускаемыми стоматологами с недостаточным уровнем квалификации. К числу потенциальных осложнений относятся повреждения пульпарной камеры, увеличение чувствительности элементов зубного ряда, а также развитие воспалительных процессов в деснах – в случае их ранения. Исключить негативные последствия позволяет предварительное рентгенографическое обследование, а также комплексная диагностика, в ходе которой оценивается вероятность травмирования тканей.

Стоимость

Расходы на процедуру зависят от нескольких факторов, включая:

  • Сложность диагностики;
  • Потребность в использовании дополнительного оборудования;
  • Объем стоматологических работ и расходы на сопутствующие материалы.

При дефиците места для смежных единиц, сепарация считается одним из наиболее эффективных способов формирования нужного пространства.

О нас

Стоматология «MY ORT» предлагает широкий выбор услуг по лечению и профилактике полости рта. Преимуществами нашей клиники являются большой практический опыт врачей, наличие современного оборудования и использование передовых лечебных методик. Обратившись к нам, Вы сможете пройти комплексное обследование, получить рекомендацию квалифицированных стоматологов, и согласовать прохождение лечебного или эстетического восстановительного курса. Оставляйте заявку на первичную диагностику по телефону +7 812 454-45-50 – мы позаботимся о Вашей улыбке!

Методы и приемы сепарации зубов

Разделение зубов: Это процедура, используемая для получения разделения между двумя соседними зубами, чтобы помочь в реставрациях класса 2 из амальгамы, композита или чудо-микс.

Медленное или отложенное разделение:

Это медленное/постепенное изменение положения или разделение зубов путем введения инородного материала между зубами, при котором результат проявляется через несколько недель.

  1. Дерево:
  2. Коффердам: он размещается проксимально между зубами, в основном используется тяжелый тип коффердама (0.010″) или Extra Heavy (0,012″) и подождите от 1 до 24 часов для разделения. В случае любого отека или боли пациент может использовать Gloss для его удаления.
  3. Разделительное резиновое кольцо:
  4. Лигатурная проволока/медная проволока: проволока проходит под областью контакта, а проволочная петля затягивается путем скручивания 2 вместе, что приводит к увеличению разделения, достигаемому через 2–3 дня.
  5. Опорная плита:
  6. Гуттаперчевый стержень: точки GP размягчаются/нагреваются и помещаются в проксимальную область.Его помещают между задними зубами, что приводит к отделению после охлаждения гуттаперчи, которое занимает от 1 до 2 недель.
  7. Временные коронки большого размера: Акриловая смола используется для изготовления временных коронок, и смола периодически добавляется в дистальную контактную зону для увеличения разделения.
  8. Ортодонтическая проволока

Преимущества медленного разделения:

  • Репозиция зуба происходит без повреждения волокон периодонтальной связки и с сохранением целостности зубодесневой дуги

Недостатки медленного разделения:

  • Время
  • Для получения результатов требуется много приемов/посещений пациентов

Быстрое или немедленное разделение:

Быстрая или немедленная форма препарирования зубов выполняется по двум основным принципам:

Принцип клина: Это механический метод разделения зубов, при котором клин или устройство конической формы вставляется между соседними зубами под областью контакта зубов, что приводит к разделению двумя типами устройств, упомянутых ниже.

  1. Сепаратор Эллиота : Он также известен как «Коготь краба» и используется для быстрого разделения.
  2. Клинья: Помогают в стабилизации ретейнера и матрицы во время реставрационных процедур. Он обеспечивает близкую адаптируемость в пришеечной части проксимальных реставраций, тем самым помогая достичь правильного контура и формы в пришеечной области. Используется для предотвращения выхода раббердама из интерпроксимальной области.

Различные типы клиньев:

  • Деревянные клинья: Существует 2 типа в зависимости от формы, круглые и треугольные, используемые для препарирования зубов с глубокими десневыми краями и помогающие в стабилизации и ретракции десны. Круглые клинья используются в консервативных реставрациях класса 2, Треугольные деревянные используются при препарировании глубоких десневых краев, Пластиковые деревянные используются при препарировании глубоких десневых краев, светопропускающий клин используется в пришеечной части класса 2 композитная реставрация.
  • Металлические клинья
  • Серебряные клинья
  • Клинья из целлулоида/пластика
  • Лекарственные деревянные клинья

Типы модифицированных методов расклинивания:

  1. Двойное расклинивание: 2 клина используются один напротив другого, которые вставляются один из щечной амбразуры, а другой из язычной амбразуры.Используется в основном в широких межпроксимальных случаях.
  2. Клин Клин: 2 клина также используются в этом случае: один вставляется из области язычной амбразуры, а другой вставляется между клином и полосой матрицы под прямым углом к ​​первому клину. Используется в основном при лечении мезиальной стороны первого премоляра верхней челюсти из-за канавок в корне вблизи десневой области.
  3. Кольцевая клинья : используются 2 клина, один больше другого, при этом больший вставляется нормально, а меньший клин помещается поверх (взаимно) большего.Используйте в неглубокой проксимальной области с рецессией десны и для достижения более близкой адаптации и контура матричной ленты.

Принцип тракции: Это механический принцип, который захватывает проксимальную часть зуба удерживающими рычагами. Эти удерживающие рычаги раздвигаются, чтобы создать разделение между соприкасающимися зубами. Эти 2 устройства основаны на этом принципе препарирования зубов.

  1. Истинный сепаратор без помех: Используется, когда требуется непрерывное стабилизированное разделение.Его главное преимущество в том, что Разделение может быть увеличено или уменьшено после стабилизации.
  2. Двойной дуговой сепаратор Ferrier: Он имеет 2 дуги, каждая из которых зацепляется за проксимальную поверхность зуба, расположенного непосредственно на десне в контактной зоне. Система гаечных ключей используется для поворота резьбовых стержней, что приводит к отделению. Он используется для препарирования зубов, а также во время отделки и полировки прямой реставрации из золота класса III.

Другие типы устройств, использующих принцип тяги:

  • Регулируемый разделитель Iwory
  • Сепаратор Перри
  • Сепаратор деревянной палатки
  • Универсальный сепаратор Parr
  • Dentatus – сепаратор Nystrom

Разделение зубов является временной процедурой

Статья Варуна Пандулы

Меня зовут Варун, дантист из Хайдарабада, Индия. Я стараюсь помочь каждому понять стоматологические проблемы и методы лечения, а также упростить стоматологическое образование для студентов-стоматологов и стоматологического сообщества.Если у вас есть какие-либо сомнения, не стесняйтесь обращаться ко мне или оставить комментарий в посте, спасибо за посещение.

Разделение зубов — SUNSTAR – поставщик средств по уходу за полостью рта

  1. Как можно скорее организовать стоматологический осмотр. Будьте готовы рассказать своему стоматологу о своем состоянии, о том, как долго вы его заметили, о своей истории болезни и особенно о любых состояниях, таких как болезни сердца или диабет, и о любых лекарствах, которые вы принимаете.

  2. Не медлите. Начните прилагать дополнительные усилия в ежедневной гигиене полости рта. Наиболее вероятно, что накопление зубного налета является основным фактором вашего состояния, поэтому его удаление имеет решающее значение для предотвращения ухудшения состояния. Воспаленные десны часто кровоточат при хорошей гигиене полости рта. Не беспокойтесь об этом — это показывает, что вы добрались до места воспаления. Даже если вам кажется, что состояние улучшается, вам все равно следует как можно скорее пройти обследование у стоматолога!

Для всех зубов и десен:

Тщательно почистите все зубы и десны зубной щеткой хорошего качества, которая предназначена для очистки всех труднодоступных мест.Именно здесь скапливается зубной налет – особенно вдоль края десен, под деснами и между зубами.

Рисунок: Зубные щетки с чрезвычайно заостренными щетинками могут проникать глубже под десну и между зубами в труднодоступных местах, чем обычные щетинки с закругленными концами.

 

Держите щетку так, чтобы щетинки были направлены к краю десны под углом 45 градусов к корням зубов, и перемещайте щетку вперед и назад короткими движениями, следя за тем, чтобы все поверхности и стороны всех зубов очищались одинаково.Это должно занять около двух минут. Ваш стоматолог или стоматолог-гигиенист предоставит инструкции по технике, которая лучше всего подходит для вашего рта.

Рисунок: Ключевой особенностью техники Басса является размещение щетинок под углом 45 градусов к зубу.

 

Между зубами:

Зубные щетки

не способны чистить труднодоступные места между зубами – место, где часто возникает кровотечение и начинается воспаление десен.Каждый день используйте межзубную щетку, чтобы очистить пространство между каждым зубом. С правильно разработанным продуктом эта чистка межзубных промежутков очень проста и очень эффективна. Зубную нить можно использовать вместо межзубной щетки или вместе с ней, но обычно это считается более сложным.

Клиническое исследование техники межзубного разделения

Исследовали эффект межзубной сепарации специальным сепарационным кольцом и деревянным клином.В дизайне с разделенным ртом 27 пациентов были случайным образом распределены в одну из двух групп (W или S). У 11 пациентов устанавливали межзубный деревянный клин (Hawe-Neos) (группа W), а у 16 ​​пациентов на контакте между зубами 4/5 и 5/6 устанавливали разделительное кольцо (Composi-Tight Gold). Одновременно в обеих группах на контакт между зубами 4/5 и 5/6 устанавливали деревянный клин в сочетании с разделительным кольцом (Composi-Tight Gold) (контрольная группа W+S). Для измерения проксимальной плотности контакта регистрировали силы трения при удалении 0.Металлическая матричная лента толщиной 0,5 мм вставляется между соседними зубами. Плотность контактов измеряли на контактах 4 и 5, а также на 5 и 6 в третьем и четвертом квадранте с помощью измерителя давления на зуб до наложения разделительных устройств (TO), через пять минут после наложения (T1) и через пять минут после удаления устройств (T2). ). Эффект разделения определяли путем расчета разницы между плотностью контакта до применения и плотностью контакта с устройствами на месте (T1-T0). Межзубное восстановление рассчитывали по разнице плотности контакта до наложения и после снятия устройств (T2-T0).Для оценки наличия статистически значимых различий между этими временами измерения были применены парные t-критерии. С каждым пациентом проводилось либо сравнение W и W+S, либо S и W+S. Как для W по сравнению с W+S, так и для S по сравнению с W+S применялись парные t-тесты для сравнения различий (T1-T0 и T2-T0) между разделительными устройствами. Внутри пациента группы W и S нельзя было сравнивать, поэтому для сравнения разделения, достигнутого между этими двумя устройствами, использовали непарные t-тесты. Увеличение плотности контакта, измеренное на контакте 4 и 5 для группы W (0.98 +/- 0,26 Н) было статистически значимо меньше по сравнению с приростом в группе S (5,48 +/- 0,88 Н) (p < 0,001) или группе W+S (4,62 +/- 0,68 Н) (p = 0,02). Достоверных различий между группами S и W+S обнаружено не было (p = 0,77). Для всех групп через пять минут после снятия устройств плотность контакта при контактах 4 и 5, а также при контактах 5 и 6 была все еще значительно слабее по сравнению с исходной плотностью (p < 0,02). Когда разделение требуется для восстановительных процедур, например, при размещении композитной реставрации класса II, специальные разделительные кольца могут быть более полезными, чем деревянные клинья.

Ортодонтическое разделение зубов активирует гипоталамическую область головного мозга человека

На ранней стадии разделения зубов пациенты часто жалуются на боль или дискомфорт. 10 Считается, что боль как афферентный раздражитель связана с движением зубов через симпатическую нервную систему. 2,3,4 Символически это выражается в назначении НПВП при боли, мешающей движению зубов. 5 Большой вклад в выяснение этого механизма может внести фМРТ-исследование активности мозга.Сначала суммируются известные факты.

Установка ортодонтического аппарата сначала активирует нейроны каудального подъядра тройничного нерва (Vc) продолговатого мозга (рис. 3). В иммуногистохимическом исследовании на крысах механическое давление для перемещения зубов приводит к подъему нейрона Vc продолговатого мозга. 1–2 Раздражители, активирующие продолговатый мозг, передаются в соматосенсорную кору. Недавнее исследование in vivo на крысах подтвердило, что стимулы при ортодонтическом движении зубов могут вызывать нервное возбуждение соматосенсорной коры головного мозга. 4 В результате пациент чувствует боль или дискомфорт. 11 Что касается движения зубов, некоторые эксперименты на животных предполагают, что обновление костной ткани связано с симпатической нервной системой. 6–7 В эксперименте с ортодонтическими приспособлениями на мышах в периодонтальной связке было повышено количество симпатических нейромаркеров, таких как тирозингидроксилаза, а на поверхности кости было заметно увеличено количество остеокластов. 12 Экспрессия периостальной тирозингидроксилазы была снижена вместе с преостеокластами и остеокластами путем экспериментального разрушения симпатической нервной системы. 13–14 Кроме того, разъединение гипоталамо-гипофизарной системы у овец приводило к низкому метаболизму костной ткани с подавлением клеточной активности остеобластов и остеокластов. 15–16

Рис. 3: Схема гипотезы о церебральных активируемых участках и путях передачи при установке ортодонтических аппаратов.

Vc, нейрон тройничного нерва, подъядерный нейрон candalis; ВМ, ядро ​​вентромедиальное ядро ​​

На основании этих фактов были построены следующие гипотезы (рис.3). Применение ортодонтического сепаратора активирует Vc-нейроны продолговатого мозга и соматосенсорной коры головного мозга. Одновременно стимулы будут передаваться из продолговатого мозга в нейроны вентромедиального ядра (ВМ) гипоталамуса и могут активировать симпатическую нервную систему. В результате произойдет резорбция кости и перемещение зубов. Не сообщалось о подтверждении активации соматосенсорной коры или возможности пути от продолговатого мозга к гипоталамусу при разделении зубов у людей.Хотя фМРТ головного мозга не могла отобразить продолговатый мозг, результаты этого исследования подтвердили активацию соматосенсорной коры и возможность пути передачи от продолговатого мозга к гипоталамусу. Таким образом, наши результаты обеспечивают потенциальный новый терапевтический метод, такой как местное введение симпатомиметического агента, который может обеспечить эффективное перемещение зубов при блокировании боли.

В этом эксперименте рассматривались два типа ортодонтических сепараторов зубов: сепаратор из латунной проволоки и сепаратор из эластомера.Налбангил и др. исследовали боль во время введения двух типов сепараторов у 87 здоровых добровольцев и определили, что латунная проволока вызывала наибольшую боль и дискомфорт сразу после введения, тогда как эластомерный сепаратор вызывал наибольшую боль в течение первых 2 дней после введения. 10 Латунная проволока немагнитна, поэтому ее можно приносить в кабинет МРТ. 10 Однако ортодонтические щипцы, которые используются для введения ортодонтических сепараторов, являются магнитными, и их нельзя приносить в кабинет МРТ.Поэтому в этом эксперименте использовались альтернативные немагнитные приспособления, которые можно вводить вручную. В качестве альтернативы сепаратору из латунной проволоки использовался самодельный латунный контактный калибр. В качестве альтернативы эластомерному разделителю использовалась имеющаяся в продаже нить. В этом исследовании зубная нить причиняла лишь небольшую боль, и оставались сомнения относительно того, является ли зубная нить достаточной альтернативой эластомерному разделителю.

Возможная проблема при МРТ-исследовании — тепловыделение металла.В экспериментах по изучению влияния ортодонтических приспособлений на радиочастотный нагрев во время 3-Т МРТ наибольшее изменение температуры составило 3,04° при использовании никель-титановой дуги и лигатурной проволоки из нержавеющей стали. 17 Таким образом, изменение температуры ортодонтическими приспособлениями считалось клинически приемлемым. 17–18 Латунная проволока, используемая в этом исследовании, немагнитна и, как ожидается, будет демонстрировать меньшие изменения, чем никель-титановая. Чтобы предотвратить повреждение слизистой оболочки при прямом контакте, марлевую салфетку вставляли в щечную сторону аппарата.

Этот эксперимент показал, что введение латунного контактного датчика увеличивает ЖИРНЫЕ сигналы в теменных ассоциативных областях (соматосенсорная ассоциативная кора, BA 5, 40), таламусе и гиппокампе. А именно, наблюдалась активация соматосенсорной области, связанной с болью, и предполагалась возможность системы передачи, включающей гипоталамическую область. Другие активированные области (лобная ассоциативная область, височная ассоциативная область, скорлупа, островок и мозжечок) были связаны с познанием и суждением.Напротив, введение нити также активировало теменную ассоциативную область (соматосенсорную ассоциативную кору, BA 40) и гипоталамическую область (гиппокамп, миндалевидное тело).

ЖИРНЫЕ сигналы после введения латунного контактного датчика были значительно выше в левом таламусе и мозжечке, чем при использовании нити. Такой результат может быть связан с тем, что контактный датчик вызывал большую болевую реакцию при выполнении задания и наибольший дискомфорт после осмотра.

Это исследование не подтвердило, смещался ли зуб ортодонтическими сепараторами.Давидович и др. сообщили, что введение эластомерного сепаратора на 1, 4, 12 и 24 часа у 24 здоровых добровольцев привело к образованию пространства 0,087, 0,123, 0,184 и 0,198 мм соответственно. 19 Кроме того, восстановление исходного уровня после удаления разделителя было достигнуто через 24 часа. 19 Величина перемещения зуба сепаратора из латунной проволоки была меньше, чем у сепаратора из эластомера. 10 Что касается этих отчетов, эксперимент с введением приспособлений менее чем на 10 минут во время МРТ-исследования будет считаться вызывающим незначительное смещение зубов.Восстановление после удаления прибора будет достигнуто быстро, поэтому этот эксперимент приведет к минимальному ущербу для участников.

Интерактивное отделение зуба от модели зуба с использованием поля сегментации

Abstract

Сегментация зубов на модели зубов является важным шагом систем автоматизированного проектирования для планирования ортодонтического виртуального лечения. Тем не менее, быстрое и точное определение границы резания для отделения зубов от модели зубов по-прежнему остается проблемой из-за различной геометрической формы зубов, сложного расположения зубов, различного качества модели зубов и различной степени скученности.Большинство подходов к сегментации, представленных ранее, не способны достичь баланса между точными результатами сегментации и простыми рабочими процедурами с меньшими временными затратами. В этой статье мы представляем новую, эффективную и действенную структуру, которая обеспечивает сегментацию зубов на основе поля сегментации, которое решается с помощью линейной системы, определяемой дискретным оператором Лапласа-Бельтрами с граничными условиями Дирихле. Набор контурных линий выбирается из гладкого скалярного поля, а возможные границы разреза могут быть обнаружены из вогнутых областей с большими вариациями полевых данных.Чувствительность к вогнутым швам поля сегментации способствует эффективному разделению зубов, а также позволяет избежать получения соответствующего порогового значения кривизны, что в ряде случаев является недостоверным. Наш алгоритм сегментации зубов устойчив к стоматологическим моделям низкого качества, а также эффективен к стоматологическим моделям с различными уровнями проблем скученности. Проведены эксперименты, включая тесты на сегментацию различных моделей зубов различной сложности, эксперименты на зубных сетках с различным разрешением моделирования и поверхностными шумами, а также сравнение нашего метода и метода сегментации морфологического скелета, что демонстрирует эффективность нашего метода.

Образец цитирования: Li Z, Wang H (2016) Интерактивное отделение зубов от стоматологической модели с использованием поля сегментации. ПЛОС ОДИН 11(8): e0161159. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161159

Редактор: Луиджи Ф. Роделла, Университет Брешии, ИТАЛИЯ

Поступила в редакцию: 4 сентября 2015 г.; Принято: 1 августа 2016 г.; Опубликовано: 17 августа 2016 г.

Copyright: © 2016 Li, Wang.Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Протестированные модели зубов в статье загружены в общедоступный репозиторий GitHub с соответствующим URL-адресом: https://github.com/Hao-HUST/Interactive-Tooth-Separation-from-Dental-Model. -использование-поля-сегментации.

Финансирование: Авторы не имеют поддержки или финансирования для отчета.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

В последние годы ортодонтические системы автоматизированного проектирования (CAD) широко используются клиницистами для подготовки к ортодонтическим операциям. В этих CAD-системах используется технология компьютерной графики с аппаратной поддержкой для эффективного и действенного планирования диагностики, традиционно выполняемой вручную. Эти системы предоставляют информацию, достаточно точную для использования в диагностике и прогнозировании, тем самым освобождая клинических стоматологов от повторной работы и облегчая точное планирование лечения [1-4].

Как и в традиционном случае, после получения цифровой модели зубов, которая создается путем сканирования зубов пациента, стоматологу в первую очередь необходимо точно отделить зубы от оцифрованной модели зубов в компьютерной ортодонтии. После завершения процесса разделения зубов или определения точного положения каждого зуба стоматолог может измерить ортодонтические характеристики, смоделировать ортодонтические процедуры и разработать соответствующий план лечения. Таким образом, получение результатов тонкой сегментации моделей зубов является важным шагом для выполнения следующей диагностической работы.

Однако такая работа по сегментации в стоматологических моделях остается сложной задачей. С одной стороны, подходы к сегментации сетки общего назначения не подходят напрямую для сегментации зубных сеток из-за особой геометрической формы зубов и сложного расположения зубов на стоматологических моделях. недостатки, такие как утомительный, трудоемкий и недостаточно точный.

Было проведено обширное исследование вариаций общей сегментации сетки.Правило отрицательного минимума, предложенное Hoffman et al. [5, 6], утверждает, что объекты сегментируются человеческим восприятием по областям вогнутости. На основе такого общего критерия предложены многие существующие методы сегментации сетки, в том числе кластеризация K-средних [7], нечеткая кластеризация на основе разрезов графа [8], алгоритм случайных блужданий [9, 10], основанный на примитивной подгонке [8]. 11] и методы спектрального анализа [12]. Этих методов прямого поиска единственного решения для сегментации без рассмотрения или повторного использования других потенциальных решений для сегментации обычно недостаточно для получения высококачественных результатов сегментации для всех типов моделей.Напротив, существуют другие альтернативные методы сегментации, использующие более сложную геометрическую информацию, такие как функция диаметра формы [13], трубчатый анализ [14] и методы на основе скелета [15]. Однако эти методы требуют сложных процедур реализации и дорогостоящих вычислений.

Недавно для сегментации сетки [17–21] было введено гладкое скалярное или векторное поле — гармоническое поле посредством вычисления гармонических функций [16] на сетке. По сравнению с другими методами сегментации, упомянутыми выше, эти методы гармонического поля, включая полностью автоматические методы и интерактивные методы, могут напрямую извлекать вогнутые области, а соответствующие процессы сегментации более эффективны и масштабируемы.

При работе с моделями зубов методы сегментации общего назначения должны быть скорректированы и специализированы в соответствии со сложными геометрическими формами и характеристиками моделей зубов. Эти методы сегментации зубной сетки можно разделить на две категории: метод, основанный на поле кривизны, и метод, основанный на изображении.

Для метода, основанного на поле кривизны, области признаков, которые содержат границы потенциальных зубов, необходимо выделить с помощью порога средней кривизны [22, 23] или правила минимума [24–27].После извлечения характерных областей применяется техника извлечения морфологического скелета [23, 24, 26] для уточнения этих грубых границ до строгих границ зубов шириной в одну вершину. Другие методы, такие как метод заливки [27], метод быстро движущихся водоразделов [25] и метод на основе змеи [22], также напрямую используют характерные области. Однако недостатки метода на основе поля кривизны очевидны. Поле кривизны ненадежно из-за его чувствительности к шуму, который неизбежен для цифровых моделей зубов.Что еще более важно, выбор порогового значения имеет решающее значение для конечного результата сегментации. Неподходящее пороговое значение может привести к недосегментации или чрезмерной сегментации, а автоматическое получение соответствующего порогового значения [28] происходит за счет неточного результата сегментации с меньшим временем итерации или дорогостоящего времени вычислений с большим временем итерации.

Учитывая, что границы зубов на проецируемых 2D-изображениях четкие, многие авторы [29–31] использовали специально разработанное представление сетки, которое отображает 3D-вершины на 2D-вершины и использует методы сегментации 2D-изображения для сегментации моделей зубов.Кондо и др. [30] предложили высокоавтоматический метод сегментации путем выделения промежуточных точек на планарных и панорамных изображениях. Гжегожек и др. [31] применили несколько изображений карты параллельного диапазона для получения 2D-контуров и вырезания соседних зубов путем соединения на них существенных невыпуклых точек. Однако в методе сегментации на основе изображений отсутствует трехмерная геометрическая информация, сложные промежутки или невыпуклые точки трудно извлечь, что приводит к неточному разрезу между соседними зубами.

В статье мы предложили новый, эффективный и действенный метод сегментации зубов, основанный на поле сегментации. Поле сегментации является скалярнозначным полем, которое решается линейной системой, определяемой дискретным оператором Лапласа-Бельтрами с граничными условиями Дирихле, которые накладываются на набор точек ограничений. Для расчета поля сегментации применяется схема взвешивания, чувствительная к вогнутости, такая схема делает поле сегментации значительно более изменчивым в вогнутых областях зубной сетки.

Путем определения максимальной вариации вогнутости окончательные границы сегментации могут быть извлечены из этих контурных линий, выбранных из поля сегментации.

В целом, цели и вклад нашего метода стоматологической сегментации включают следующее:

  • По сравнению с другими распространенными лапласовскими схемами взвешивания, скорректированная схема взвешивания введена для точного и эффективного отделения зубов от стоматологических моделей.
  • Предложена стратегия назначения точек ограничения в соответствии с различной геометрической формой зубов.
  • Разработан простой в использовании интерактивный инструмент для сегментации моделей зубов с минимальным взаимодействием с пользователем.

Материалы и методы

Мы применяем ряд стратегий для достижения целей, упомянутых в предыдущем разделе, обзор нашей структуры показан на рис. 1. Сначала отсканированная модель зуба подвергается предварительной обработке для определения и группировки характерных точек зубная сетка. Эти характерные точки, назначенные полю сегментации в качестве граничных ограничений, могут указывать полезную информацию о геометрии модели зубов для сегментации зубов.При взаимодействии с пользователем после этого щелкают точку на сетке, чтобы указать, какой зуб пользователь хочет отделить от зубной сетки, таким образом, целевые граничные ограничения и фоновые граничные ограничения назначаются в соответствии с соответствующим местоположением точки, на которую нажали. Затем поле сегментации, скалярные значения которого окрашены от красного до синего, вычисляется на основе схемы взвешивания с учетом вогнутости. После этого из области сегментации берется набор контурных линий, и по этим контурным линиям в вогнутых областях определяются границы резания между зубом и зубом и десной.Наконец, все зубы отделяются и окрашиваются из исходной зубной сетки на основе границ разреза.

Определение поля сегментации

Поле сегментации на самом деле представляет собой гармоническое поле, которое использовалось для сегментации сетки [19–21, 32]. В нашем методе отделение зуба от модели зуба опирается на эти желательные свойства поля сегментации. Поле сегментации представляет собой гладкое скалярное поле и настолько чувствительно к вогнутым областям, что границы зубов могут быть легко извлечены из контурных линий, лежащих на вогнутых областях.

Пусть M = ( V , E ) заданная модель зубов, где V множество индексов вершин, E множество ребер и v

7 i расположение вершины и в пространстве. Поле сегментации можно обозначить через u , решение уравнения Пуассона Δ u = 0, которое подчинено граничным условиям Дирихле, налагаемым узлами S , которые можно обозначить как S ∈ {1, 2, …, n }.Δ — оператор Лапласа-Бельтрами, который можно дискретизировать и получить симметричную матрицу Лапласа. Такой симметричный оператор, впервые представленный Пинколлом и Полтье [33], приводит к симметричной и положительно определенной линейной системе, допускающей быструю факторизацию Холецкого. Ограничения сайта назначаются при вычислении поля сегментации, которое можно описать как (1) где s i — заданное значение поля сегментации на сайте i .Чтобы получить ограниченное поле сегментации, мы минимизируем энергию мембраны [34] (2) приводит к линейной системе (3) где L — матрица Лапласа с учетом вогнутости, P — матрица диагональных штрафов. (4) (5) (6) (7) Штрафной коэффициент α — большая константа, используемая для настройки важности удовлетворения ограничений ( α = 10 8 в наших экспериментах), D — диагональная матрица сумм строк W , W — весовая матрица, которая определяется как ω ij , а выбор схемы взвешивания и скалярного веса, присвоенного ω ij , обсуждаются в следующем подразделе.

Выбор схемы взвешивания в поле сегментации

Гармонические поля с различными весовыми схемами Лапласа были введены для различных прикладных целей, таких как построение моделей редуцированной деформации [35], распространения преобразования [36] и аппроксимации формы [37]. Однако для гармонического поля, подходящего для сегментации зубной сетки, должны быть выполнены два следующих условия:

  • Поле сегментации должно быть достаточно гладким, чтобы гладкие контурные линии можно было извлечь из этого поля без последующей обработки, это означает, что границы резания для отделения целевых зубов от модели зубов четкие и могут быть непосредственно и легко идентифицированы.
  • Принимая во внимание цель сегментации для моделей зубов, поле сегментации способно идентифицировать изменение формы и чувствительно к вогнутым областям моделей, на которых лежат предполагаемые границы разреза.

Для выполнения упомянутых выше условий малые заданные значения назначаются на ребрах, лежащих на вогнутых областях, что приводит к резкому изменению скалярных значений поля сегментации вдоль вогнутых областей, за счет установки схемы взвешивания с учетом вогнутости как (8) где | e ij | Обозначает длину кромки E IJ IJ , который состоит из вершины I и J , г I и г J — это ценность кривизны для гауссов вершины i и j соответственно. γ — небольшая константа (мы выбираем γ = 0,0001 для всех примеров, показанных в рукописи), чтобы делитель в уравнении (8) не равнялся нулю. Мы вносим большой разброс в полевые данные в вогнутых областях, что приводит к тому, что эти вогнутые области можно отличить от других областей на зубной сетке, задав небольшую константу β ( β = 0,01), когда любая вершина i или j лежит на вогнутых участках. Вершина i считается вогнутой вершиной, если одна или несколько ее смежных вершин удовлетворяют следующему неравенству (9) Где V V и и 6 и N 150347 Adg — это позиция и нормальная вершина, прилегающая к данной вершине I , чья позиция и нормальный вектор обозначены V I и n i соответственно, и θ = 0.001 — эмпирическое пороговое значение.

Помимо схемы взвешивания с учетом вогнутости, поле сегментации также связано с выбором ограничений сайта S , соответствующее содержание обсуждается в следующем подразделе.

Ограничения сайта в поле сегментации

Как описано в уравнении (1), заданное значение s i поля сегментации назначается в ограничениях сайта i . В нашем случае набор ограничивающих сайтов разделен на два типа: целевой набор S t и фоновый набор S b , и уравнение (1) можно расширить следующим образом: (10) где 1 и 0 — максимальное и минимальное значения ограничения, назначенные для.Пути, соединяющие максимальные ограничения и минимальные ограничения, должны проходить через желаемые границы разреза. Для резца соответствующей гладкой геометрической формы одного поля сегментации с двумя граничными ограничениями достаточно, чтобы отделиться от модели. Однако, если нам нужно разбить моляр сложной геометрической формы, такое поле сегментации только с двумя граничными ограничениями не может точно определить линии разреза-кандидата. На рис. 2 показано одно поле сегментации с двумя участками ограничения, которые показаны красной сферой (целевое ограничение) и синей сферой (фоновое ограничение) на рис. 2А.Видно, что цветовая вариация вогнутого шва, расположенного между зубом и десной, невелика, как показано на рис. 2В, поэтому окончательный результат сегментации не является точным (как показано на рис. 2С). Напротив, поле множественной сегментации, состоящее из четырех пар граничных ограничений, способно найти вогнутый шов, который нам нужно выделить, как показано на рис. 3. Очевидно, что изменение цвета в шве (рис. 3B) настолько велико, что окончательный результат сегментации (рис. 3C) является точным.Такое сравнение также показывает, что количество и расположение граничных ограничений имеют решающее значение для точных результатов сегментации.

Рис. 2. Одно поле сегментации с двумя ограничительными участками.

(A): Визуализация сегментации моляров-мишеней с двумя ограничительными участками. (B): Визуализация изменения значений поля на вогнутом шве между моляром и десной. (C): результат сегментации в одном поле сегментации.

https://дои.org/10.1371/journal.pone.0161159.g002

Рис. 3. Множественное поле сегментации с четырьмя ограничительными сайтами.

(A): Визуализация сегментации моляров-мишеней с четырьмя парами ограничивающих участков. (B): Визуализация изменения значений поля на вогнутом шве между моляром и десной. (C): результат сегментации в поле множественной сегментации.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161159.g003

Эффективным способом определения местоположения и количества граничных ограничений является использование метода, предложенного Yokesh Kumar et al.[38], в котором характерные точки могут быть обнаружены автоматически (см. рисунок «Модель с характерными точками» на рис. 1, где характерные точки обозначены серыми сферами). По обнаружению междоузлий зубов [30] все характерные точки можно сгруппировать в группы N , где N — количество зубов. Следовательно, характерные точки в одной группе представлены сферами одного цвета (красными сферами или синими сферами), как показано на рисунке «Сгруппированные характерные точки» на рис. 1. При меньшем взаимодействии с пользователем эти обработанные характерные точки автоматически обрабатываются как целевые ограничения или фоновые ограничения, соответствующее содержание представлено в следующем разделе.

Выбор границы резки

Выделение границ резания в вогнутых областях является основной целью сегментации модели зубов. Поле сегментации имеет линейное изменение на сетке модели, поэтому набор контурных линий можно легко взять из модели зубов (рис. 4А), а в вогнутых областях можно обнаружить большое разнообразие данных поля (рис. 4В). Эти свойства поля сегментации обеспечивают эффективное средство для извлечения границ разреза из набора контурных линий разделения зубов на модели зубов путем вычисления величин градиента поля этих контурных линий и определения той, которая обладает максимальным градиентом.

На рис. 4C гистограмма иллюстрирует распределение количества вершин сетки и количество вершин, попадающих в каждый небольшой интервал. Как показано на гистограмме, данные поля сегментации отображаются в интервал [0, 1]. Распределение вершин в основном расположено в трех интервалах: (0,04, 0,22), (0,78, 0,96) и (0,46, 0,64). Три эндоскопа соответствуют целевому зубу, соседнему зубу и оставшейся области на зубной сетке, которые окрашены красным, синим и зеленым прямоугольниками соответственно.Расстояние между интервалами I a и I b на рис. расположены в таких промежутках. BIN MAX MAX (обозначены красным кругом на рис 4с) Является ли BIN, который содержит максимальное количество вершин, при этом BIN MAX обеспечивает среднее значение V Med чтобы разделить интервал [0, 1] на два интервала [0, V med ] и ( V med , 1].Выбрав две контурные линии с максимальными величинами градиента в интервалах [0, V среди ] и ( V среди , 1] соответственно, целевой зуб и соседний с ним зуб могут быть легко сегментированы от модель

Пользовательский интерфейс

Простой в использовании интерактивный инструмент для сегментации модели зубов необходим для интерактивного подхода к сегментации. В нашем методе зубы можно эффективно отделить от стоматологической модели, используя только один щелчок мыши без каких-либо дополнительных действий со стороны пользователя.Чтобы указать, какой зуб необходимо разделить, интерактивный инструмент сегментации (как показано в виде крестообразного курсора на рис. 5) следует поместить на целевой зуб. Из-за того, что характерные точки автоматически обнаруживаются и группируются заранее, нам нужно только найти две группы характерных точек, ближайшие к точке p , которая выбрана инструментом взаимодействия с пользователем и обозначена желтой сферой на рис. 5) посредством вычислений. геодезическое расстояние между точкой p и характерными точками (обозначенными синими и красными сферами на рис. 5).Характерные точки, расположенные в ближайшей группе, назначаются в качестве целевых ограничений, а характерные точки, принадлежащие следующей ближайшей группе, рассматриваются как фоновые ограничения. Таким образом, целевой зуб и соседний с ним зуб могут быть сегментированы из модели зуба одновременно двумя контурными линиями резания. Это означает, что нам нужно всего лишь взять N /2 раза (когда N четно) или N /2 + 1 раз (когда N нечетно), чтобы наша интерактивная операция отделила все зубы от зубных. модель, если N количество зубьев.

Результаты

Эксперименты по сегментации

Были разработаны четыре типа экспериментов

  • Эксперименты на моделях зубов с различными уровнями скученности.
  • Эксперименты на зубных сетках с разным разрешением моделирования и поверхностными шумами.
  • Сравнительные эксперименты, проведенные с использованием классического подхода к морфологическому скелету и нашего подхода.
  • Сравнительные эксперименты, проведенные с использованием другой распространенной лапласовской схемы взвешивания и нашей схемы взвешивания.
Различные уровни проблем скученности.

Чтобы подтвердить эффективность и точность нашего метода, десять моделей зубов, в том числе пять моделей верхней челюсти (B, C, F, G, I) и пять моделей нижней челюсти (A, D, E, H, J), сегментированы, которые проиллюстрированы на рис. 6. В этих десяти стоматологических моделях случаи A и G, а также случаи B и D получены из Интернета, а остальные стоматологические модели получены от пациентов, которым требуется лечение с помощью одного и того же сканирующего устройства. . В зависимости от уровня скученности эти модели зубов делятся на три типа, включая «легкую скученность», «умеренную скученность» и «сильную скученность», как показано на рис. 6.Поскольку эти стоматологические модели собираются из разных источников, масштабы и качество моделей различаются, что можно описать в таблице 1.

Рис. 6. Результаты сегментации с использованием нашего подхода на десяти моделях зубов с проблемами скученности, варьирующимися от «легкой скученности» до «сильной скученности».

(A), (B) и (C) показывают последовательные операции сегментации.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161159.g006

Различные уровни разрешения моделирования и поверхностных шумов.

Поле сегментации в нашем методе чувствительно к вогнутым областям и стабильно при наличии различных уровней тесселяции и шумов сетки. На рис. 7 мы протестировали три модели зубов с разным разрешением сетки и обнаружили, что наш метод в значительной степени чувствителен к разным тесселяциям на моделях зубов, даже к грубой тесселяции, как показано на рис. 7C. Кроме того, наш метод сегментации модели зубов также нечувствителен к поверхностным шумам моделей зубов, и аналогичные результаты сегментации получены при различных масштабах шума сетки на рис. 8.

Рис. 7. Результаты сегментации при использовании нашего подхода на трех моделях зубов с разным разрешением поверхности.

Сверху вниз (от (A) до (C)), каждая стоматологическая модель имеет 301964, 50000 и 10000 граней соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161159.g007

Рис. 8. Результаты сегментации при использовании нашего подхода на трех моделях зубов с разными шумами.

Сверху вниз (от (A) до (C)), зубная модель соединена с 0.05, 0,2 и 0,5 означают гауссовский шум с длиной ребра соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161159.g008

Сравнение с классическим подходом к сегментации морфологического скелета.

Запустив исходный код, доступный из [28], можно использовать классический подход сегментации морфологического скелета для сравнения с нашим подходом. В точно таких же экспериментальных условиях с одинаковыми моделями зубов сравнение результатов сегментации показано на рис. 9.Очевидно, что в нашем методе удалось избежать поразительных ошибок, включая «недостаточную сегментацию» и «чрезмерную сегментацию» на рис. 9A и 9C, как показано на рис. 9B и 9D. С другой стороны, в результатах сравнения также обнаруживается огромная разница во времени между методом сегментации [28] и нашим. Экспериментальные результаты, как показано на рис. 9A и 9C, составили 42629 мс и 159208 мс соответственно в рамках, принятых в [28], в то время как экспериментальные результаты, как показано на рис. 9B и 9D, составили 1319 мс и 3279 мс соответственно в нашей структуре сегментации.В целом, разница между методом [28] и нашим в ошибках и затратах времени тесно связана с проблемой порогового значения кривизны. В [28] пороговое значение кривизны регулируется автоматически путем сравнения количества частей сегмента и количества зубьев, введенных пользователем для равенства. Такой механизм требует больших затрат времени из-за того, что для нахождения удовлетворяющего порогового значения алгоритму необходимо несколько раз пройти весь набор вершин сетки со сложным вычислительным процессом.И наоборот, соответствующее время прохождения итерации в нашем методе ограничено. Вычисление поля сегментации, которое является наиболее трудоемкой операцией в процедуре нашей структуры сегментации, требует только однократного прохождения вершин сетки. В дополнение к этому, в некоторых случаях трудно получить соответствующие пороговые значения кривизны, сбои сегментации, произошедшие на фиг. 9A и 9C, являются результатом неподходящих пороговых значений. Но в нашем методе можно избежать выбора порога, такое преимущество является важным свойством, отражающим превосходство нашего метода сегментации, как показали сравнения.

Рис. 9. Сравнение нашего метода и алгоритма сегментации, представленного в [28].

(A) и (C) — результат сегментации [28] с моделью , случай B и , случай D на рис. 6, а (B) и (D) — соответствующие результаты сегментации нашего метода. Среднее время, необходимое для разделения одного зуба в A и C, составило 42 629 90 335 мс 90 336 и 159 208 90 335 мс 90 336, а соответствующее потребление времени в B и D составило 1 319 90 335 мс 90 336 и 3279 90 335 мс 90 336 соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161159.g009

Сравнение с другими весовыми схемами Лапласа.

Другие распространенные лапласовские схемы взвешивания [39, 40] реализованы и протестированы с помощью нашей структуры поля сегментации. На рис. 10 видно, что, по сравнению с классической схемой взвешивания котангенса [39] (рис. 10G и 10H), в вогнутых швах модели зуба явно обнаруживается большая цветовая вариация при использовании схемы взвешивания в нашем методе (рис. 10A и 10B) и схему взвешивания, принятую в [40] (фиг. 10D и 10E).Кроме того, схема взвешивания с учетом вогнутости делает изменение значения поля в основном собранным в более узких вогнутых областях с более плотными контурными линиями, как показано на рис. 10B, по сравнению со схемой взвешивания, принятой в [40] (рис. 10E), что приводит к лучшей сегментации. результат (фиг. 10C и 10F).

Рис. 10. Схема взвешивания с учетом вогнутости создает более плотные контурные линии на граничных участках зуба по сравнению с другими схемами взвешивания, что приводит к лучшим результатам сегментации.

( Слева )((A), (D) и (G)) – поле сегментации, ( Среднее )((B), (E) и (H)) – детализированные контурные линии в граничных областях зуба , ( Right )((C), (F) и (I)) являются релевантными результатами сегментации при различных схемах взвешивания.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161159.g010

Оценка

Было записано время, затрачиваемое нашим методом на десять моделей зубов на рис. 6. На рис. 11 синие, красные, зеленые и фиолетовые линии показывают время, затраченное на расчет поля сегментации, выбор линии разреза, разделение и окрашивание зубов, а также общее время соответственно.Наиболее трудоемкими операциями являются вычисления поля сегментации, а наименее трудоемкими являются выбор линии разреза в нашем методе. Соответствующие масштабы модели перечислены в таблице 1. Наш метод сегментации реализован в виде подключаемого модуля C plus plus для Meshlab [41], системы с открытым исходным кодом для обработки и редактирования трехмерных треугольных сеток, с процессором Intel Core i5-4200H. ЦП с частотой 2,8 ГГц и 4 ГБ ОЗУ.

Рис. 11. Среднее время сегментации одного зуба в экспериментах, показанных на рис. 6.

Синие, красные, зеленые и фиолетовые линии показывают время, затраченное на вычисление поля сегментации, выбор линии разреза, разделение и окрашивание зубов, а также общее время соответственно (в мс ).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161159.g011

Заключение

В этой статье представлен новый, эффективный и действенный подход к сегментации зубов-мишеней. Поле сегментации, которое чувствительно к вогнутым швам модели зубов, вычисляется за счет меньшего взаимодействия с пользователем для назначения ограничительных участков.Границы резания для отделения целевого зуба от сетки модели могут быть извлечены непосредственно из поля гладкой скалярной сегментации. Как показали результаты эксперимента и сравнения, свойства нашего подхода позволяют представить результаты сегментации с меньшим количеством ошибок и меньшими затратами времени, независимо от различных уровней проблем скученности и различного качества модели. Наша будущая работа будет заключаться в том, чтобы избежать взаимодействия с пользователем для разработки полностью автоматического алгоритма сегментации, а также ускорить работу нашего алгоритма с помощью алгоритма оптимизации и применения техники параллельных вычислений.

Вклад авторов

  1. Задумал и разработал эксперименты: ZL HW.
  2. Проведены эксперименты: HW.
  3. Проанализированы данные: HW.
  4. Предоставленные реагенты/материалы/инструменты для анализа: HW.
  5. Написал газету: HW.

Каталожные номера

  1. 1. Barnfather K, Brunton P. Реставрация верхней зубной дуги цельнокерамической коронкой Lava и мостовидным протезом.Британский стоматологический журнал. 2007;202(12):731–735. пмид:17589454
  2. 2. Белл РБ. Компьютерное планирование и интраоперационная навигация в черепно-челюстно-лицевой хирургии. Клиники челюстно-лицевой хирургии Северной Америки. 2010;22(1):135–156. пмид:20159483
  3. 3. Грауэр Д., Вихманн Д., Хейманн Г.К., СВИФТ Дж., ЭДВАРД Дж. Компьютерное проектирование/технология автоматизированного производства ортодонтических аппаратов, изготовленных по индивидуальному заказу. Журнал эстетической и восстановительной стоматологии.2012;24(1):3–9. пмид:22296689
  4. 4. Кихара Т., Танимото К., Мичида М., Йошими Ю., Нагасаки Т., Мураяма Т. и др. Построение моделей ортодонтических установок на компьютере. Американский журнал ортодонтии и челюстно-лицевой ортопедии. 2012;141(6):806–813. пмид:22640682
  5. 5. Хоффман Д.Д., Ричардс В.А. Части признания. Познание. 1984;18(1):65–96. пмид:6543164
  6. 6. Хоффман Д. Д., Сингх М. Заметность визуальных частей. Познание. 1997;63(1):29–78.пмид:9187064
  7. 7. Шлафман С., Таль А., Кац С. Метаморфоз многогранных поверхностей с использованием разложения. В: Форум компьютерной графики. об. 21. Онлайн-библиотека Wiley; 2002. с. 219–228.
  8. 8. Кац С., Таль А. Декомпозиция иерархической сетки с использованием нечеткой кластеризации и разрезов. об. 22. АКМ; 2003.
  9. 9. Лай Ю.К., Ху С.М., Мартин Р.Р., Розин П.Л. Быстрая сегментация сетки с использованием случайных блужданий. В: Материалы симпозиума ACM 2008 г. по твердотельному и физическому моделированию.АКМ; 2008. с. 183–191.
  10. 10. Лай Ю.К., Ху С.М., Мартин Р.Р., Розин П.Л. Быстрая и эффективная сегментация 3D-моделей с использованием случайных блужданий. Компьютерное геометрическое проектирование. 2009;26(6):665–679.
  11. 11. Attene M, Falcidieno B, Spagnuolo M. Сегментация иерархической сетки на основе подгонки примитивов. Визуальный компьютер. 2006;22(3):181–193.
  12. 12. Чжан Х., Лю Р. Сегментация сетки с помощью рекурсивных и визуально заметных спектральных разрезов. В: Учеб.зрения, моделирования и визуализации. Читатель; 2005. с. 429–436.
  13. 13. Шапира Л., Шамир А., Коэн-Ор Д. Согласованное разделение и скелетирование сетки с использованием функции диаметра формы. Визуальный компьютер. 2008;24(4):249–259.
  14. 14. Мортара М., Патане Г., Спаньоло М., Фальсидиено Б., Россиньяк Дж. Водопроводчик: метод многомасштабной декомпозиции трехмерных форм на трубчатые примитивы и тела. В: Труды девятого симпозиума ACM по твердотельному моделированию и приложениям.Еврографическая ассоциация; 2004. с. 339–344.
  15. 15. Ренье Д., Телеа А. Сегментация иерархической формы на основе скелета. В: Моделирование формы и приложения, 2007. СМИ’07. Международная конференция IEEE. ИЭЭЭ; 2007. с. 179–188.
  16. 16. Аклер С., Бурдон П., Уэйд Р. Теория гармонических функций. об. 137. Springer Science & Business Media; 2001.
  17. 17. Мэн М., Цзи З., Лю Л. Создание эскиза сегментации сетки на основе гармонического поля с сохранением признаков.Журнал компьютерного дизайна и компьютерной графики. 2008;20(9):1146–1152.
  18. 18. Zhang J, Wu C, Cai J, Zheng J, Tai Xc. Привязка к сетке: надежная интерактивная резка сетки с использованием быстрого потока геодезической кривизны. В: Форум компьютерной графики. об. 29. Онлайн-библиотека Wiley; 2010. с. 517–526.
  19. 19. Чжэн И, Тай CL. Разложение сетки с помощью кросс-граничных кистей. В: Форум компьютерной графики. об. 29. Онлайн-библиотека Wiley; 2010. с. 527–535.
  20. 20.Meng M, Fan L, Liu L. iCutter: инструмент для прямого вырезания трехмерных фигур. Компьютерная анимация и виртуальные миры. 2011;22(4):335–342.
  21. 21. Au OC, Zheng Y, Chen M, Xu P, Tai CL. Сегментация сетки с полями с учетом вогнутости. Визуализация и компьютерная графика, IEEE Transactions. 2012;18(7):1125–1134.
  22. 22. Кронфельд Т., Бруннер Д., Бруннетт Г. Сегментация зубов на основе змеи по виртуальным слепкам зубов. Компьютерный дизайн и приложения.2010;7(2):221–233.
  23. 23. Ву К., Чен Л., Ли Дж., Чжоу Ю. Сегментация зубов на зубных сетках с использованием морфологического скелета. Компьютеры и графика. 2014; 38:199–211.
  24. 24. Чжао М., Ма Л., Тан В., Ни Д. Интерактивная сегментация зубов на стоматологических моделях. В: Общество инженерии в медицине и биологии, 2005. IEEE-EMBS, 2005. 27-я ежегодная международная конференция. ИЭЭЭ; 2006. с. 654–657.
  25. 25. Li Z, Ning X, Wang Z. Метод быстрой сегментации для модели зубов в формате stl.В: Комплексная медицинская инженерия, 2007. CME 2007. Международная конференция IEEE/ICME. ИЭЭЭ; 2007. с. 163–166.
  26. 26. Yuan T, Liao W, Dai N, Cheng X, Yu Q. Моделирование одного зуба для 3D-модели зубов. Журнал биомедицинской визуализации. 2010;2010:9.
  27. 27. Кумар Ю., Джанардан Р., Ларсон Б., Мун Дж. Улучшенная сегментация зубов в стоматологических моделях. Компьютерный дизайн и приложения. 2011;8(2):211–224.
  28. 28. Мурицен Д.А. Автоматическая сегментация зубов в цифровых стоматологических моделях.УНИВЕРСИТЕТ АЛАБАМЫ В БИРМИНГЕМЕ; 2013.
  29. 29. Ямани С.М., Эль-Биали А.М. Эффективное представление поверхности в произвольной форме с применением в ортодонтии. В: Электронные изображения’99. Международное общество оптики и фотоники; 1999. с. 115–124.
  30. 30. Кондо Т., Онг С., Фунг К.В. Сегментация зубов на моделях стоматологических исследований с использованием изображений диапазона. Медицинская визуализация, транзакции IEEE. 2004;23(3):350–362.
  31. 31. Гжегожек М., Триршайд М., Папуцис Д., Паулюс Д.Многоэтапный подход к трехмерной сегментации зубов от поверхностей зубных рядов. В: Обработка изображений и сигналов. Спрингер; 2010. с. 521–530.
  32. 32. Ван Х., Лу Т., Ау О.К., Тай С.Л. Сегментация спектральной трехмерной сетки с новым полем одиночной сегментации. Графические модели. 2014;76(5):440–456.
  33. 33. Пинкал У., Полтье К. Вычисление дискретных минимальных поверхностей и их сопряжений. Экспериментальная математика. 1993;2(1):15–36.
  34. 34. Коббельт Л., Кампанья С., Форзац Дж., Зайдель Х.П.Интерактивное моделирование с несколькими разрешениями на произвольных сетках. В: Материалы 25-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам. АКМ; 1998. с. 105–114.
  35. 35. Au OKC, Fu H, Tai CL, Cohen-Or D. Изолинии с поддержкой обработки для масштабируемого редактирования формы. В: Транзакции ACM на графике (TOG). об. 26. АКМ; 2007. с. 83.
  36. 36. Zayer R, Rössl C, Karni Z, Seidel HP. Гармоническое руководство по деформации поверхности. В: Форум компьютерной графики. об.24. Интернет-библиотека Wiley; 2005. с. 601–609.
  37. 37. Соркин О., Коэн-Ор Д., Ирони Д., Толедо С. Основы с учетом геометрии для аппроксимации формы. Визуализация и компьютерная графика, IEEE Transactions. 2005;11(2):171–180.
  38. 38. Кумар Ю., Джанардан Р., Ларсон Б. Автоматическая идентификация элементов в стоматологических сетках. Компьютерный дизайн и приложения. 2012;9(6):747–769.
  39. 39. Au OKC, Tai CL, Fu H, Liu L. Редактирование сетки с помощью лапласиана потока кривизны.В: Материалы симпозиума по обработке геометрии, постер; 2005.
  40. 40. Мэн М., Цзи З., Лю Л. Сегментация интерактивной сетки на основе сохранения характеристик гармонического поля. 2008 г.;
  41. 41. Cignoni P, Corsini M, Ranzuglia G. MeshLab: система обработки трехмерных сеток с открытым исходным кодом. Эрцим Новости. 2008 г.;

4 способа исправить щель между зубами

Когда вы улыбаетесь, видите ли вы щель между зубами? Насколько велик разрыв? Можете ли вы поместить свой мизинец между двумя зубами или у вас есть небольшая щель, которую вы хотели бы закрыть? Независимо от того, почему вы хотите исправить щель между зубами, вы не одиноки.Миллионы американцев каждый год выбирают косметические стоматологические процедуры, чтобы улучшить свою улыбку. Вы не единственный, кто хочет, чтобы красивая, широкая улыбка сверкала, когда вы улыбаетесь или говорите.

Неровная улыбка — это не плохо; однако щель между зубами может быть причиной беспокойства о здоровье полости рта. Для некоторых разрыв естественен; это то, как их зубы прорезались во рту. Для других щель между зубами является следствием травмы, кариеса или ряда заболеваний полости рта.

Обязательно обсудите со своим стоматологом в Игане, почему у вас есть щель между зубами, а также то, что вы можете сделать, чтобы исправить ее. Ваш стоматолог осмотрит ваш рот и сообщит вам, что, по его мнению, лучше всего делать в будущем. Если вам интересно узнать о возможных вариантах, в этой статье мы расскажем о причинах зазоров между зубами и возможных решениях.

ЧТО ВЫЗЫВАЕТ ПРОМЕЖУТОЧНОСТЬ МЕЖДУ ЗУБАМИ?

Диастема — это технический термин, обозначающий щель между двумя верхними передними зубами.Это одно из многих мест, где может образоваться щель между зубами, но мы сосредоточимся на этой щели, поскольку это наиболее распространенная щель, с которой пациенты хотят обратиться к своему стоматологу Eagan. Вот причины возникновения диастемы:

#1. Размер кости челюсти

По мере развития человека развиваются и его челюстные кости. Размер кости челюсти влияет на то, как ваши зубы прорезываются во рту. Для большинства большая челюстная кость дает больше места для зубов. Это приводит к щели между двумя передними зубами.

#2. Разрастание тканей

Если ткань над двумя передними зубами немного разрастается, это может привести к разделению двух передних зубов, что приведет к образованию щели, которую вы хотите устранить.

#3. Сосание большого пальца

Зубы у ребенка прорезываются по мере взросления, и то, как вы помогаете своим детям ухаживать за зубами, может повлиять на то, есть у них щель или нет. Для некоторых сосание пальца является прямой причиной разрыва, который они испытывают в более позднем возрасте.Сосательные движения оказывают давление на только что появившиеся зубы, которые еще не сцепились, заставляя их «расползаться» от центра.

#4. Заболевание десен

Заболевание десен может развиваться по разным причинам. Одной из основных причин является отсутствие последовательного и правильного ухода за полостью рта. Если у вас разовьется заболевание десен, это может привести к разрушению зубов или заражению десен, так что они начнут рецессировать и отслаиваться от зубов. Кариес – это серьезное заболевание, которое требует серьезного стоматологического вмешательства или удаления зуба.Удаление зуба или повреждение десны или корня зуба может привести к образованию щели, поскольку ваши зубы постепенно опускаются или отступают.

КАК ВАШ СТОМАТОЛОГ EAGAN ИСПРАВИТ ВАШИ ЗУБЫ?

Ваш местный стоматолог Eagan предлагает различные стоматологические процедуры, которые они могут использовать, чтобы закрыть или уменьшить щель между зубами. В зависимости от причины разрыва стоматолог обсудит с вами возможные варианты. Вот некоторые распространенные методы лечения промежутков в зависимости от причины возникновения промежутка:

Виниры

Стоматологические виниры — отличный способ закрыть промежуток между двумя передними зубами.Если состояние вашей полости рта находится в оптимальном состоянии, можно установить виниры, чтобы устранить щель.

Бондинг

Если у вас небольшой зазор между двумя передними зубами или зубы частично щербаты, альтернативой винирам может быть бондинг. Бонд представляет собой смолу цвета зуба, которая затвердевает в промежутке, действуя подобно поверхности существующих зубов.

Ретейнеры или частичные брекеты

Ваш стоматолог Eagan может направить вас к ортодонту для установки частичных брекетов.В некоторых случаях ваш стоматолог может подобрать вам приспособленный фиксатор, чтобы исправить даже самые маленькие промежутки между зубами.

Улучшение гигиены полости рта и лечение

Если у вас заболевание десен, вам необходимо улучшить гигиену полости рта и посещать стоматолога до тех пор, пока ваше состояние не станет постоянно улучшаться.

Разделение перекрывающихся объектов зубной дуги с использованием цифровых записей освещенных гипсовых слепков | BioMedical Engineering OnLine

На рисунке 3 представлена ​​предлагаемая методология, которая состоит из (а) получения изображения с использованием различных видов освещения и объединения данных, (б) обработки изображения, включая его шумоподавление и использование преобразования Хафа для обнаружения отдельных объектов, (c) сегментация на основе метода выращивания области с последующей локальной сегментацией и разделением объектов, и (d) оценка параметров зубной дуги.

Удаление шума с изображения

Удаление шума с изображения, представляющее важную концепцию обработки изображений, является одним из основных инструментов улучшения (ортодонтического) качества изображения. Шум изображения отрицательно влияет на качество изображения, изменяя истинные значения уровня серого каждого его пикселя. Такой шум может быть вызван рядом факторов, включая условия получения изображения, уровень освещенности, расположение источников освещения и условия сцены.

Первоначальный анализ компонентов шума изображения позволяет разработать соответствующий фильтр для уменьшения шума и сохранения нужной информации.Компоненты шума цифровой камеры (использующие датчики CCD или CMOS) можно разделить на две основные категории: шум с фиксированной структурой, вызванный неравномерностью датчика, и временной шум. Временной шум — это шум неидеальности в датчике изображения, который случайным образом изменяется во времени. На самом деле этот тип шума меняется от кадра к кадру и не зависит от пикселей.{2 }.\end{выровнено}$$

(2)

Медианный фильтр использовался при обработке изображений как надежный фильтр [18, 19], сохраняющий края изображения. Это нелинейный фильтр для удаления импульсного шума, который заменяет значение одного пикселя a ( i j ) медианным значением всех \(Q=R\,S\) пикселей в его \( R\!\!-\!\!by\!\!-\!\!S\) окрестности:

$$\begin{aligned} b(i,j)= {\left\{ \begin{array }{ll} p_{\frac{Q+1}{2}} &{}\text {if}\,\, Q \hbox {нечетно} \\ 0.5\;\left(p_{\frac{Q}{2}}+p_{\frac{Q}{2}+1}\right) &{}\text {if}\,\, Q \hbox { четно} \end{массив}\right. } \end{выровнено}$$

(3)

где \(p_{1},p_{2},\ldots,p_{Q}\) представляют значения интенсивности в \(R\!\!-\!\!by\!\!-\! \!S\) окрестность эталонного пикселя, расположенная либо в возрастающем, либо в убывающем порядке.

Обнаружение объектов круговым преобразованием Хафа

Определение кривизны и положения круглых объектов на (ортодонтическом) изображении является важными задачами [20] в области машинного интеллекта, компьютерного зрения и анализа изображений [21].

Круговое преобразование Хафа, используемое в настоящей статье, дает удовлетворительные результаты при обнаружении круговых узоров на изображении [22] в шумной среде. Он преобразует характерные точки в пространстве изображения в пространство Хафа. В данной работе используется круговое преобразование Хафа алгоритма Тао Пэна. Он основан на поле градиента с входным ортодонтическим изображением в оттенках серого. Предлагаемый алгоритм работает без цикла [23], что ускоряет его работу, но потребляет больше памяти.Предлагаемый алгоритм работает с указанным диапазоном радиусов (от минимума до максимума), которые должны быть обнаружены на ортодонтическом изображении, и с порогом для градиента уровня серого.

Сегментация изображения с использованием увеличения области

Сегментация [24–26] (ортодонтического) изображения может быть выполнена [27] с использованием различных характеристик, что приводит к идентификации границы или области интереса, связанной с объектом. Основные подходы к сегментации изображений включают: пороговые методы, методы на основе границ, методы на основе областей и гибридные методы, сочетающие критерии границы и области [28].

Предлагаемый алгоритм основан на методе роста области с использованием нескольких исходных точек для сегментации ортодонтических изображений на основе разделения изображения на области [28–30] с использованием свойств пикселей изображения и их распределения. Применение определенных методов предварительной обработки до метода на основе регионов обычно улучшает результаты и делает их более надежными. Метод на основе регионов объединяет похожие пиксели в область, принимая во внимание соседство каждого пикселя в соответствии с выбранными свойствами или определенными характеристиками, включая текстуру, цвет или интенсивность [31].{Q} {\mathbf{R}}_{k}={\mathbf{A}}\) и \({\mathbf{{R}}}_{k}\bigcap {\mathbf{{R}} }_{l}=\) Ø для всех \(k \ne l.\)

Метод выращивания области инициируется соответствующим выбором набора исходных точек. Когда существует априорная информация о свойствах изображения, такие начальные точки могут быть определены непосредственно. В противном случае выбранные свойства должны быть оценены для каждого пикселя, и после начального процесса кластеризации можно определить начальные значения в центроидах полученных кластеров.Рост начинается с начальных исходных точек, и использование предопределенных критериев позволяет группировать пиксели со схожими свойствами в более крупные области.

Итерационный процесс метода выращивания областей может быть остановлен, если все пиксели распределены по областям в соответствии с заданными критериями, но могут быть добавлены некоторые дополнительные условия, такие как размеры областей или их форма. В соответствии с выбранными пороговыми значениями и чувствительностью выделенная область может выйти за пределы фактической границы области.Подходящий выбор исходных точек, правила остановки, пороговое значение и чувствительность [33] очень важны для эффективности всего процесса. Там, где границы объекта обнаружить крайне сложно, результат сегментации по регионам роста часто оказывается весьма удовлетворительным [34].

Обнаружение компонентов изображения

Метод увеличения области, примененный к одному объекту, дает несколько подобластей. Их объединение можно осуществить с помощью вычислительной геометрии и обнаружения выпуклой оболочки \(C({\mathbf{Z}})\) объекта \(\mathbf{Z}\) [35, 36], состоящего из T компонентов в двумерном пространстве.{T} {\mathbf{R}}_{k}\), где \({\mathbf{R}}_k\) — k -й компонент выпуклой оболочки для \(k=1,2,\ldots, Т\).

Разделение двух связанных соседних областей, когда их общие границы были удалены во время обработки данных, является важной проблемой в приложениях анализа изображений и машинного зрения. Определение общей границы между двумя областями или двумя перекрывающимися объектами обычно затруднено, так как один сегмент неправильно определяется в процессе сегментации. Для решения этой проблемы было разработано несколько исследований и алгоритмов [37] с использованием различных методов, включая водоразделы, метод Оцу и адаптивную пороговую обработку для разделения двух перекрывающихся объектов.Среди этих методов обычно используются водоразделы и их модификации, хотя для сложных областей водоразделы часто приводят к чрезмерной сегментации.

В данной работе мы предлагаем определять общие границы двух соединенных соседних областей для ортодонтических изображений, представленных на рисунке 4а, используя математическую морфологию с учетом геометрических свойств объектов [38, 39] для извлечения релевантной информации о заданных телах. на изображении. Предлагаемый алгоритм состоит из следующих шагов:

  • Применение ряда морфологических операторов, таких как расширение, выполняемое для выделения границ, заполнение пробелов для удаления нежелательных областей в бинарном изображении и сжатие для сведения объектов на границе к одной точке.Расширение направлено на расширение объектов в бинарном изображении [40], где пиксели объектов расширяются до соседних пикселей. Величина увеличения объектов контролируется различными формами [41] и величинами как структурирующими элементами.

  • Применение трассировки границы двух соединенных соседних областей и сглаживание трассируемой границы фильтром скользящего среднего. В бинарном изображении пиксели переднего плана помечаются «единицей», а пиксели фона помечаются «нулем» [42], так что при отслеживании границ обнаруживаются пиксели переднего плана.

  • Вычисление второй производной в каждой точке сглаженной границы двух связанных соседних областей.

  • Определение конкретных зон, содержащих точки пересечения двух связанных областей на основе второй производной, расположенных внутри объекта.

  • Оценка абсолютного экстремума двух зон, полученная на предыдущем шаге, которая будет обозначать положение точек пересечения двух связанных областей.

На рис. 4c, d показано выделение границы этих областей методами морфологии в областях A и B. Белые квадраты представляют границы объекта, сглаженные фильтром скользящего среднего, результирующие кривые также показаны на этих части изображениях. Рисунок 4e, f иллюстрирует сглаживание и отслеживание границы для определения второй производной в выбранных областях A и B для определения локальной выпуклости границ объекта. Результат окончательной сегментации исходного изображения показан на рисунке 4g.

Предлагаемая методика

Новый предложенный метод обработки изображений зубных рядов на основе отдельных методов, описанных выше, состоит из следующих этапов:

  1. 1.

    Получение изображения с предложенной стратегией освещения и слияние полученных матриц изображений;

  2. 2.

    Винеровская и медианная фильтрация данных изображений для уменьшения их шумовых составляющих;

  3. 3.

    Использование кругового преобразования Хафа для локальной сегментации отдельных зубов;

  4. 4.

    Применение метода выращивания области с несколькими исходными точками для нахождения границ отдельных подизображений, полученных с помощью кругового преобразования Хафа;

  5. 5.