СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ЛИЦА И ЗУБНЫХ РЯДОВ, СОПОСТАВЛЕННЫХ В КОРРЕКТНОМ ДРУГ ОТНОСИТЕЛЬНО ДРУГА ПОЛОЖЕНИИ

СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ЛИЦА И ЗУБНЫХ РЯДОВ, СОПОСТАВЛЕННЫХ В КОРРЕКТНОМ ДРУГ ОТНОСИТЕЛЬНО ДРУГА ПОЛОЖЕНИИ


RU (11) 2306113 (13) C2

(51) МПК
A61C 9/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.09.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2006134313/14 
(22) Дата подачи заявки: 2006.09.28 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.09.28 
(43) Дата публикации заявки: 2007.01.10 
(45) Опубликовано: 2007.09.20 
(56) Аналоги изобретения: ТУАТИ Б. и др. Эстетическая стоматология и керамические реставрации. М., 2004. RU 2185124 С2, 20.07.2002. RU 2211440 C1, 27.08.2003. WO 2004098379 A3, 18.11.2004. NAFTEL AJ, TRENOUTH MJ. Stereo-assisted landmark detection for the analysis of changes in 3-D facial shape. Med Inform Internet Med. 2004 Jun; 29(2):137-55, (реферат), [он-лайн], [найдено
18.12.2006], найдено из базы данных PubMed. KONDO Т. et al. Tooth segmentation of dental study models using range images. IEEE Trans Med Imaging. 2004 Mar; 23(3):350-62, (реферат), [он-лайн], [найдено 18.12.2006], найдено из базы данных PubMed.

(72) Имя изобретателя: Ряховский Александр Николаевич (RU); Юмашев Алексей Валерьевич (RU); Левицкий Виктор Владимирович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Ряховский Александр Николаевич (RU); Левицкий Виктор Владимирович (RU) 
(98) Адрес для переписки: 117513, Москва, ул. Акад. Бакулева, 8, кв.30, В.В. Левицкому 

(54) СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ЛИЦА И ЗУБНЫХ РЯДОВ, СОПОСТАВЛЕННЫХ В КОРРЕКТНОМ ДРУГ ОТНОСИТЕЛЬНО ДРУГА ПОЛОЖЕНИИ
Изобретение относится к медицине, а именно стоматологии, и может быть использовано для диагностики эстетических нарушений зубных рядов и при планировании лечения. Получают оптические слепки улыбающегося лица пациента и лица с оттиском в полости рта, причем на внешней поверхности оттискной ложки нанесены маркеры, в виде выдавленного рельефа. Снимают оттиск с нижней челюсти пациента, отливают гипсовые модели верхней и нижней челюсти, дважды сканируют гипсовую модель верхней челюсти сначала с надетым на нее оттиском, а потом без, отдельно сканируют модель нижней челюсти. Затем сопоставляют слепки лица пациента, причем сопоставление происходит по точкам, которые располагают на оптических слепках в идентичных областях, в результате получают две трехмерные модели лица пациента - с улыбкой и оттиском, имеющие одни и те же координаты в идентичных областях. Загружают в виртуальное пространство оптические слепки верхней и нижней челюсти и верхней челюсти с оттиском. Сопоставляют трехмерную модель верхней челюсти с трехмерной моделью верхней челюсти с оттиском, после чего подставляют трехмерную модель нижней челюсти в центральную окклюзию, в результате получают две трехмерные модели верхней челюсти - без оттиска и с оттиском и трехмерную модель нижней челюсти. Подставляют трехмерную модель нижней челюсти в центральной окклюзии к верхней, причем сопоставление также осуществляют по точкам, располагающимся в идентичных областях, затем сопоставляют оптические слепки лица и челюстей по рельефу на внешней поверхности оттискной ложки путем выбора аналогичных точек с нанесенными маркерами. Другим вариантом осуществления способа является следующий. Получают оптический слепок улыбающегося лица пациента с реперными объектами, закрепленными на зубах. Снимают оттиск с верхней челюсти пациента с реперными объектами, снимают оттиск с нижней челюсти пациента, отливают модели верхней челюсти пациента с реперными объектами и нижней челюсти. Дважды сканируют модель верхней челюсти сначала с надетыми на нее реперными объектами, а потом без. Отдельно сканируют модель нижней челюсти, затем сопоставляют, причем сопоставление происходит по точкам, которые располагают на оптических слепках в идентичных областях, или по конгруэнтным поверхностям, в результате получают трехмерную модель лица пациента - с улыбкой и реперными объектами. Загружают в виртуальное пространство оптические слепки верхней и нижней челюсти и верхней челюсти с реперными объектами. Сопоставляют трехмерную модель верхней челюсти с трехмерной моделью верхней челюсти с реперными объектами, после чего подставляют трехмерную модель нижней челюсти к верхней. В результате получают две трехмерные модели верхней челюсти - без реперных объектов и с реперными объектами и трехмерную модель нижней челюсти. Подставляют трехмерную модель нижней челюсти к верхней. Причем сопоставление также осуществляют по точкам, располагающимся в идентичных областях, или по конгруэнтным поверхностям. Затем сопоставляют оптические слепки лица и челюстей по реперным объектам путем выбора аналогичных точек с нанесенными маркерами или по конгруэнтным поверхностям. Способ позволяет расширить возможности врача при составлении плана лечения. 2 н.п. ф-лы, 4 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к медицине, а именно стоматологии, и может быть использовано для диагностики эстетических нарушений зубных рядов и при планировании лечения.

В настоящее время в стоматологии для построения трехмерного изображения широко используют компьютерную томографию, что дает возможность изучить индивидуальные особенности строения внутренних структур головы каждого конкретного пациента. Методика хороша тем, что имеется довольно большое количество программного обеспечения для работы с данными изображениями, которое дает большие возможности в планировании хирургического и ортопедического лечения.

В стоматологической практике для получения трехмерного изображения используются следующие методики.

Известен способ компьютерной томографии, заключающийся в получении послойных «срезов» тканей и последующего построения по ним трехмерной поверхности (В.Календер. Компьютерная томография. Основы, техника, качество изображений и области клинического использования Computer Tomography: Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applications Серия: Мир биологии и медицины. Издательство: Техносфера, 2006 г).

Известен способ медицинской фоторгаммметрии, заключающийся в построении трехмерного изображения челюсти пациента по «полосатой фотографии» (ГОСТ Р 51833-2001. Название Фотограмметрия. Термины и определения. Действие с 01.07.2002. Кол-во страниц 12; Обиралов А.И. Издательство: КОЛОСС, 2004 г., 240 стр.).

Однако указанные способы имеют ряд недостатков, приводящих к неполноценности полученных данных, а именно: построение трехмерной модели по снимкам компьютерной томографии имеет довольно низкую точность; фотограмметрия используется только для получения трехмерных изображений зубных рядов и их фрагментов (чаще всего фрагментов), обычно методика не включает в себя получения трехмерного изображения лица пациента и тем более сопоставления трехмерных моделей лица и зубных рядов пациента.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ получения трехмерного изображения челюстей путем выполнения следующих приемов: 1. получение оттисков челюстей, 2. получение оттисков губ пациента, 3. запись положения друг относительно друга (относительно регистрата окклюзии) 4. репродукция в силиконе, размещенная в артикуляторе, нижней части лица и губ пациента, которая может быть сделана с помощью системы Kalco (Zermack). Методика служит для передачи улыбки пациента в трехмерном виде [Бернар Туати, Пол Миара, Ден Нетенсон. "Эстетическая стоматология и керамические реставрации". Высшее Образование и Наука - 2004]. Данный способ используют с целью получения «реальной» клинической картины для наиболее адекватного с эстетической точки зрения моделирования зубного ряда.

Однако известный способ обладает рядом недостатков, а именно: получение оттиска мягких тканей осуществляется под давлением, что приводит к изменению формы и объема мягких тканей нижней трети лица, не дает представления целиком об анатомических особенностях лица пациента. Способ весьма трудоемкий и очень малое количество врачей и техников умеют работать с этой системой. Кроме того, получение силиконовой репродукции нижней трети лица пациента не самая приятная манипуляция (для пациента).

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных выше недостатков.

Техническим результатом данного изобретения является получение оптических слепков лица и зубных рядов, сопоставленных в корректном друг относительно друга положении, за счет сканирования лица пациента и гипсовых моделей его зубных рядов и последующего сопоставления их виртуальных моделей одним из двух возможных способов:

1. По точкам, расположенным в аналогичных местах на трехмерных моделях.

2. По соответственным конгруэнтным поверхностям.

Технический результат достигается последовательным сопоставлением оптических слепков: улыбающегося лица пациента, лица с оттиском (и нанесенными на ложку маркерами) в полости рта; гипсовой модели верхней челюсти с оттиском, гипсовой модели верхней челюсти без оттиска, гипсовых моделей обеих челюстей, загипсованных в прикусе; гипсовой модели нижней челюсти.

Система для получения и сопоставления оптических слепков.

Система состоит из трех основных элементов: сканер для лица, сканер для гипсовых моделей челюстей и компьютер с установленным специальным программным обеспечением. Наличие двух сканеров диктуется законами оптики, поскольку лицо человека и гипсовая модель челюсти сильно отличаются линейными размерами, и соответственно в сканерах разные оптические системы.

Данные со сканеров поступают в компьютер, где и происходит их первичная обработка (склеивание фрагментов, чистка артефактов) и сопоставление подготовленных оптических слепков.

Способ осуществляют следующим образом. Сначала происходит получение оптического слепка улыбающегося лица пациента. Затем лица с оттиском в полости рта (и нанесенными на ложку маркерами). Маркеры должны выстоять на некоторое расстояние и не перекрываться верхней губой пациента, они представляют собой некий рельеф (например, выдавленный на оттискной массе), нанесенный на внешнюю поверхность ложки. После получения оптических слепков лица снимается оттиск с нижней челюсти пациента. Затем отливаются гипсовые модели верхней и нижней челюсти.

После дважды сканируется гипсовая модель верхней челюсти сначала с надетым на нее оттиском, а потом без. Затем отдельно сканируется модель нижней челюсти.

В итоге имеется несколько оптических слепков (трехмерных моделей), не связанных между собой.

Сначала сопоставляются слепки лица пациента. Сопоставление происходит по точкам (3 и более), которые назначаются автоматически или оператором. Точки располагаются на оптических слепках в аналогичных местах. На лице точки - внешние или внутренние углы глаз, кончик носа, середина ската спинки носа, точка, располагающаяся над корнем носа. Чем больше точек используется, тем точнее результат сопоставления оптических слепков. В результате этих манипуляций две трехмерные модели лица пациента (с улыбкой и оттиском) имеют одни и те же координаты в идентичных областях.

Загружаем в виртуальное пространство оптические слепки верхней и нижней челюсти и верхней челюсти с оттиском. Они сопоставляются: трехмерная модель верхней челюсти с трехмерной моделью верхней челюсти с оттиском и затем подставляется трехмерная модель нижней челюсти (например, в центральную окклюзию). Сопоставление происходит таким же образом как и сопоставление трехмерных моделей лиц, то есть по точкам, располагающимся в идентичных областях. В результате имеются две трехмерные модели верхней челюсти (простая и с оттиском) и трехмерная модель нижней челюсти, подставленная (например, в центральной окклюзии) к верхней.

В пространстве программы трехмерные модели челюстей объединяются в группу для того, чтобы при сопоставлении с моделью лица не смещались друг относительно друга.

Сопоставление оптических слепков лица и челюстей осуществляется по рельефу на внешней поверхности оттискной ложки. Принцип тот же: выбираются аналогичные точки, на которые наносятся маркеры (оператором или автоматически).

После остается только удалить "ненужные" (модель лица с оттиском и челюсти с оттиском) трехмерные модели и несколько поверхностей на модели лица с улыбкой (область оголенных зубов), так же обрезать цоколь с трехмерных моделей челюстей. В итоге остается улыбающееся лицо пациента с зубными рядами, сопоставленными в корректном положении друг относительно друга.

Сопоставление оптических слепков гипсовых моделей возможно проводить одним из следующих способов: использовать специальный позиционный столик (позволяет сохранить неизменным положение объектов в пространстве) или наносить на цоколь маркеры (углубления), чтобы иметь возможность по ним сопоставить трехмерные модели челюстей между собой.

Другим вариантом осуществления способа является следующий. Получают оптический слепок улыбающегося лица пациента с реперными объектами, закрепленными на зубах. Снимают оттиск с верхней челюсти пациента с реперными объектами, снимают оттиск с нижней челюсти пациента, отливают модели верхней челюсти пациента с реперными объектами и нижней челюсти. Дважды сканируют модель верхней челюсти сначала с надетыми на нее реперными объектами, а потом без. Отдельно сканируют модель нижней челюсти, затем сопоставляют, причем сопоставление происходит по точкам, которые располагают на оптических слепках в идентичных областях, или по конгруэнтным поверхностям, в результате получают трехмерную модель лица пациента - с улыбкой и реперными объектами. Загружают в виртуальное пространство оптические слепки верхней и нижней челюсти и верхней челюсти с реперными объектами. Сопоставляют трехмерную модель верхней челюсти с трехмерной моделью верхней челюсти с реперными объектами, после чего подставляют трехмерную модель нижней челюсти к верхней. В результате получают две трехмерные модели верхней челюсти - без реперных объектов и с реперными объектами и трехмерную модель нижней челюсти. Подставляют трехмерную модель нижней челюсти к верхней. Причем сопоставление также осуществляют по точкам, располагающимся в идентичных областях, или по конгруэнтным поверхностям. Затем сопоставляют оптические слепки лица и челюстей по реперным объектам, путем выбора аналогичных точек с нанесенными маркерами или по конгруэнтным поверхностям.

Предлагаемый способ проиллюстрирован фиг.1-4, на которых представлено: фиг.1 - трехмерная модель лица с улыбкой, фиг.2 - трехмерные модели лица с оттиском и с улыбкой, с нанесенными на них маркерами, фиг.3 - трехмерные модели лица с оттиском челюсти с оттиском, с нанесенными на них маркерами, фиг.4 - финальный результат: сопоставленные в корректном положении друг относительно друга модели лица и челюсти.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет воспроизвести трехмерное изображение лица пациента и его зубных рядов, сопоставленных в корректном друг относительно друга положении, что расширяет возможности врача при составлении плана лечения, позволяет вести обсуждение с пациентом эстетических проблем, существующих на момент обращения, также обеспечивает возможность показать технику "лицо пациента", что важно при моделировании будущей конструкции и т.д.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ построения трехмерного изображения лица и зубных рядов, сопоставленных в корректном друг относительно друга положении, отличающийся тем, что получают оптические слепки улыбающегося лица пациента и лица с оттиском в полости рта, причем на внешней поверхности оттискной ложки нанесены маркеры в виде рельефа, снимают оттиск с нижней челюсти пациента, отливают модели верхней и нижней челюстей, дважды сканируют модель верхней челюсти сначала с надетым на нее оттиском, а потом без, отдельно сканируют модель нижней челюсти, затем сопоставляют слепки лица пациента, причем сопоставление происходит по точкам, которые располагают на оптических слепках в идентичных областях, или по конгруэнтным поверхностям, в результате получают две трехмерные модели лица пациента - с улыбкой и оттиском, имеющие одни и те же координаты в идентичных областях, загружают в виртуальное пространство оптические слепки верхней и нижней челюстей и верхней челюсти с оттиском, сопоставляют трехмерную модель верхней челюсти с трехмерной моделью верхней челюсти с оттиском, после чего подставляют трехмерную модель нижней челюсти к верхней, в результате получают две трехмерные модели верхней челюсти - без оттиска и с оттиском и трехмерную модель нижней челюсти, подставляют трехмерную модель нижней челюсти к верхней, причем сопоставление также осуществляют по точкам, располагающимся в идентичных областях, или по конгруэнтным поверхностям, затем сопоставляют оптические слепки лица и челюстей по рельефу на внешней поверхности оттискной ложки путем выбора аналогичных точек с нанесенными маркерами или по конгруэнтным поверхностям.

2. Способ построения трехмерного изображения лица и зубных рядов, сопоставленных в корректном друг относительно друга положении, отличающийся тем, что получают оптический слепок улыбающегося лица пациента с реперными объектами, закрепленными на зубах, снимают оттиск с верхней челюсти пациента с реперными объектами, снимают оттиск с нижней челюсти пациента, отливают модели верхней челюсти пациента с реперными объектами и нижней челюсти, дважды сканируют модель верхней челюсти сначала с надетыми на нее реперными объектами, а потом без, отдельно сканируют модель нижней челюсти, затем сопоставляют, причем сопоставление происходит по точкам, которые располагают на оптических слепках в идентичных областях, или по конгруэнтным поверхностям, в результате получают трехмерную модель лица пациента - с улыбкой и реперными объектами, загружают в виртуальное пространство оптические слепки верхней и нижней челюстей и верхней челюсти с реперными объектами, сопоставляют трехмерную модель верхней челюсти с трехмерной моделью верхней челюсти с реперными объектами, после чего подставляют трехмерную модель нижней челюсти к верхней, в результате получают две трехмерные модели верхней челюсти - без реперных объектов и с реперными объектами и трехмерную модель нижней челюсти, подставляют трехмерную модель нижней челюсти к верхней, причем сопоставление также осуществляют по точкам, располагающимся в идентичных областях, или по конгруэнтным поверхностям, затем сопоставляют оптические слепки лица и челюстей по реперным объектам путем выбора аналогичных точек с нанесенными маркерами или по конгруэнтным поверхностям.