Способ изготовления модели зубов

Изобретение относится к области ортопедической стоматологии, а именно к способам моделирования зубов пациента. Предложен способ изготовления модели зубов, характеризующийся этапами получения оттиска полости рта на оттискной массе материала оттискной ложкой, сканирования оттиска, передачи цифрового изображения оттиска и изготовления модели. На этапе сканирования оттиска оттиск вместе с оттискной ложкой помещают в устройство для объемного сканирования, выполненное в виде спаренных короткофокусных камер, создают на поверхности оттиска световую сетку с заданными координатами X_i и Y_i каждой i-й точки пересечения линий световой сетки, накладывают друг на друга плоскости съемки камер, вычисляют отклонения ΔX_i = X_i-X_i-1 и ΔY_i = Y_i-Y_i-1 каждой из i-х точек пересечения линий световой сетки для последовательностей кадров, полученных от каждой из камер, и формируют по полученным значениям отклонений изолинии, вычисляют промежуточные значения отклонений и создают цифровую модель зубов, после получения цифрового изображения оттиска изображение инвертируют и изготавливают 3D-модель зубов послойной печатью на 3D-принтере. Изобретение обеспечивает повышение качества оказания оперативной медицинской стоматологической помощи пациенту. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области ортопедической стоматологии, а именно к способам моделирования зубов пациента [A61C9/00, A61C9/004].

Из уровня техники известен СПОСОБ СОЗДАНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЗУБОВ [US2018361651 (A1), Опубл.: 20.12.2018], включающий предоставление виртуального трехмерного 3D-изображения по меньшей мере части зубного ряда пациента; виртуальное объединение виртуального трехмерного изображения с артикулятором; подготовку физической модели на основе информации из фактически объединенного виртуального трехмерного изображения, причем указанная физическая модель представляет собой положительную модель или отрицательную модель, из которой может быть получена положительная модель, причем указанная положительная модель содержит: первый элемент, представляющий верхнюю челюсть; а также второй элемент, представляющий нижнюю челюсть пациента, причем первый и второй элементы имеют выравнивающее устройство для обеспечения правильного выравнивания окклюзии двух элементов положительной модели, причем указанное выравнивающее устройство включает в себя монтажное приспособление для крепления указанных элементов на артикуляторе, причем виртуальное объединение виртуального трехмерного изображения с артикулятором содержит определение частей зацепления с артикулятором первого и второго элементов.

Недостатком аналога является высокая трудоемкость изготовления модели зубов из гипса, обусловленная низкой прочностью гипсовой модели.

Также известен СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ХИРУРГИЧЕСКОГО ОТТИСКА К УСТАНОВКЕ ЗУБНЫХ ИМПЛАНТАТОВ [US2012107764 (A1), опубл.: 03.05.2012], включающий размещение гибкого материала на держателе для размещения в полости рта пациента для реализации оттиска зубной дуги и извлечения держателя с полученным оттиском; совмещение основного рентгеноконтрастного индикатора с оттиском во временной точке выхода для реализации зубного имплантата; изменение положения слепка на зубной дуге; получение по меньшей мере одного рентгенологического изображения пациента; составление рентгенологического изображения для получения параметров обработки, указывающих на окончательную точку появления и окончательную ориентацию зубного имплантата; изготовление хирургического слепка для проведения остеотомии для зубного имплантата, причем хирургический слепок снабжен по меньшей мере одним направляющим отверстием, выполненным в соответствии с полученными параметрами обработки.

Недостатком аналога является низкая точность изготовления зубного имплантата, обусловленного низким разрешением полученного рентгенологического изображения оттиска.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАСКИ ИМПЛАНТАТА [HU1400255 (A2), опубл.: 30.11.2015], который включает следующие этапы: оттиск от полости рта производится ложкой с регистрационными маркерами; оттиск оцифровывается; пациент оцифровывается с помощью оттискного лотка на месте; оцифрованные изображения регистрируются с помощью программного обеспечения для планирования лечения; разрабатывается план лечения; затем цифровая модель хирургического направляющего устройства изготавливается с помощью программного обеспечения для проектирования руководства на основе плана лечения; а на основе оцифрованной модели готовится физический эквивалент.

Основной технической проблемой является высокая трудоемкость и низкая эффективность, обусловленные применением для получения цифрового 3D-изображения оттиска метода компьютерной томографии, обладающего низкой точностью и малой скоростью воспроизведения модели зубов по оттиску, а также высокой лучевой нагрузкой на пациента.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение качества оказания оперативной медицинской стоматологической помощи пациенту.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ изготовления модели зубов, характеризующийся этапами получения оттиска полости рта на оттискной массе материале оттискной ложкой, сканирования оттиска, передачи цифрового изображения оттиска и изготовления модели, отличающийся тем, что на этапе сканирования оттиска оттиск вместе с оттискной ложкой помещают в устройство для объемного сканирования, выполненного в виде спаренных короткофокусных камер, создают на поверхности оттиска световую сетку с заданными координатами X_i и Y_i каждой i-й точки пересечения линий световой сетки, накладывают друг на друга плоскости съемки камер, вычисляют отклонения ΔX_i = X_i-X_i-1 и ΔY_i = Y_i-Y_i-1 каждой из i-й точки пересечения линий световой сетки для последовательностей кадров, полученных от каждой из камер и формируют по полученным значениям отклонений изолинии, вычисляют промежуточные значения отклонений и создают цифровую модель зубов, после получения цифрового изображения оттиска изображение инвертируют и изготавливают 3D-модель зубов послойной печатью на 3D-принтере.

В частности, оттискная масса выполнена из эластических материалов.

В частности, оттискная масса выполнена из термопластических материалов.

В частности, оттискную ложку подбирают с учетом размера челюсти пациента.

В частности, световую сетку создают с помощью оптического устройства.

В частности, световая сетка выполнена в виде роя точек.

В частности, камеры направлены под углом друг к другу.

В частности, промежуточные значения отклонений вычисляют интерполяцией.

В частности, цифровое изображение оттиска передают по вычислительной сети.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 схематично показан способ изготовления модели зубов.

На фигуре 1 обозначено: 1 - этап подготовки пластичной массы, 2 - этап снятия оттиска, 3 - этап подготовки оттиска, 4 - этап сканирования оттиска, 5 - этап передачи цифрового изображения оттиска, 6 - этап изготовления модели, 7 - стоматологический кабинет, 8 - зубопротезная лаборатория.

Осуществление изобретения.

Ортопедическая стоматология - гр. stoma (stomatos) - рот + logos -понятие, учение; гр. orthos - прямой, правильный + paideia - воспитание] - раздел общей стоматологии и самостоятельная часть общей ортопедии. Наука о распознавании, профилактике и лечении больных с аномалиями, приобретенными дефектами, повреждениями и деформациями органов жевательно-речевого аппарата. Это область клинической медицины, изучающая этиологию и патогенез болезней, аномалий, деформаций и повреждений зубов, челюстей и других органов полости рта и челюстно-лицевой области, разрабатывающая методы их диагностики, лечения и профилактики.

Стоматологический оттиск - негативное отображение твердых тканей зубов и окружающих их мягкий тканей. Модель - позитивное воспроизведение тканей протезного ложе.

Фотограмметрия - научная дисциплина и область техники, предметом которой является получение геометрической и семантической информации об объектах фотограмметрической съемки по их фотограмметрическим снимкам. Фотограмметрический снимок - изображение объекта фотограмметрической съемки, зафиксированное на материальном носителе в аналоговом или цифровом виде, используемое для целей фотограмметрической обработки.

Стереофотограмметрия - раздел фотограмметрии, относящийся к одновременной обработке двух и более фотограмметрических снимков одного объекта фотограмметрической съемки, полученных при разных положениях центра оптического проектирования съемочной системы.

Координатные метки фотограмметрического снимка - маркированные точки, задающие систему координат фотограмметрического снимка и расположенные в плоскости прикладной рамки съемочной камеры, изображение которых регистрируется на снимке одновременно с изображением объекта фотограмметрической съемки.

Плоскость (фотограмметрического) снимка - предметная плоскость съемочной камеры, на которую проектируется оптическое изображение объекта фотограмметрической съемки.

Точка (фотограмметрического) снимка - изображение точки объекта фотограмметрической съемки на фотограмметрическом снимке.

Фотограмметрия использует способы и приемы различных дисциплин, в основном, заимствованные из оптики и проективной геометрии.

В простейшем случае пространственные координаты точек снимка определяются путем измерений, выполняемых по двум или более фотографиям, снятым из разных положений. При этом на каждом изображении отыскиваются общие точки. Затем луч зрения проводится от местоположения фотоаппарата до точки снимка. Пересечение этих лучей и определяет расположение точки в пространстве.

Метод видеограмметрии по своей сущности и математическому обеспечению аналогичен фотограмметрии. Вместо фотопластинки фотокамеры снабжены фоточувствительными матрицами с большим числом пикселей.

Способ изготовления модели зубов реализуется следующим образом.

На этапе 1 (см.Фиг.) для изготовления оттиска (слепка) для протезирования элементов зубного ряда, создания выравнивающих, замещающих либо корректирующих прикус систем и изготовления максимально точных ортопедических конструкций и ортодонтических аппаратов в стоматологическом кабинете 7 замешивают пластичную оттискную массу преимущественно из эластических (альгинатные, силиконовые, тиоколовые и полиэфирные материалы) и термопластических материалов.

На этапе 2 подготавливают ротовую полость пациента, наносят замешенную пластичную оттискную массу на оттискную ложку, подобранную с учетом размера челюсти пациента, вводят оттискную ложку с массой в ротовую полость пациента и прижимают к переднему и задним участкам зубного ряда. Пассивными движениями губ и щек формируют края оттиска, выдерживают до затвердевания материала и выводят оттискную ложку с полученным оттиском из полости рта.

На этапе 3 проводят визуально оценку оттиска на предмет точного отражения на нем ткани протезного ложа, переходной складки, контуров межзубных промежутков, зубного ряд и отсутствия пор, деформации и повреждений. Полученный оттиск дезинфицируют вместе с оттискной ложкой.

На этапе 4 оттиск вместе с оттискной ложкой помещают в устройство для объемного сканирования, выполненного в виде спаренных короткофокусных камер, направленных под углом друг к другу и подключенных к устройству обработки, выполненного в виде ПЭВМ и источника света с оптическим устройством.

Включают источник света и спаренные камеры. От источника света проецируют с помощью оптического устройства на сканируемую поверхность оттиска световую сетку (рой световых точек) с заданными в алгоритме программного обеспечения устройства обработки координатами Xi и Yi каждой i-й световой точки (узлы пересечения линий световой сетки). Регулируют взаимное расположение спаренных камер таким образом, чтобы их плоскости съемки были полностью перекрыты.

Далее в автоматическом режиме осуществляют съемку и передачу последовательности кадров с каждой из камер в устройство обработки. Алгоритм, заложенный в программное обеспечение, встроенное в сканер с помощью проецирования световой сетки и сканирования линий сетки определяет отклонение ΔX_i = X_i-X_i-1 и ΔY_i = Y_i-Y_i-1 каждой из точек от роя световых точек или линий, соединяющих узлы световой сетки для последовательности кадров, полученных каждой из камер. По вычисленным отклонениям ΔX_i и ΔY_i определяют глубины расположения каждой из точек и формируют в программном обеспечении изолинии. Используя способ интерполяции вычисляют промежуточные значения и создают цифровую 3D-модель зубов. Встроенным программным обеспечением сканера, также автоматически инвертируют полученное 3D-изображение оттиска зубов в формат для печати на 3D-принтере.

На этапе 5 после подачи команды на отправку информацию с устройства обработки по вычислительной сети преимущественно WLAN, передают сразу на 3D-принтер расположенный в зубопротезной лаборатории 8.

На этапе 6 с помощью встроенного вычислительного устройства 3D-принтера осуществляют визуальную проверку полученной информации на предмет отсутствия искажений, после чего осуществляют печать 3D-модели зубов пациента. Допустимая погрешность при изготовлении 3D-модели зубов составляем не более 0,05 мм

Технический результат изобретения - повышение качества оказания оперативной медицинской стоматологической помощи пациенту, достигается за счет применения для сканирования оттиска ротовой полости пациента вне ее спаренных короткофокусных камер высокого разрешения, обеспечивающих получение точного цифрового 3D-изображения оттиска по вычисляемым отклонениям ΔX_i = X_i-X_i-1 и ΔY_i = Y_i-Y_i-1 каждой из i-й точки пересечения линий световой сетки, созданной на сканируемой поверхности для последовательностей кадров, полученных от каждой из камер, формированием по полученным значениям отклонений изолиний и передачи полученного изображения по вычислительной сети в зубопротезную лабораторию 8 для дальнейшей печати на 3D-принтере. Синергетическим эффектом от изобретения является обеспечение возможности проведения компьютерного планирования лечения зубов по коррекции прикуса за счет точного сканирования слепка и получения качественного 3D-изображения.

1. Способ изготовления модели зубов, характеризующийся этапами получения оттиска полости рта на оттискной массе материале оттискной ложкой, сканирования оттиска, передачи цифрового изображения оттиска и изготовления модели, отличающийся тем, что на этапе сканирования оттиска оттиск вместе с оттискной ложкой помещают в устройство для объемного сканирования, выполненное в виде спаренных короткофокусных камер, создают на поверхности оттиска световую сетку с заданными координатами X_i и Y_i каждой i-й точки пересечения линий световой сетки, накладывают друг на друга плоскости съемки камер, вычисляют отклонения ΔX_i = X_i-X_i-1 и ΔY_i = Y_i-Y_i-1 каждой из i-х точек пересечения линий световой сетки для последовательностей кадров, полученных от каждой из камер, и формируют по полученным значениям отклонений изолинии, вычисляют промежуточные значения отклонений и создают цифровую модель зубов, после получения цифрового изображения оттиска изображение инвертируют и изготавливают 3D-модель зубов послойной печатью на 3D-принтере.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оттискную массу замешивают из эластических материалов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оттискную массу замешивают из термопластических материалов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что оттискную ложку подбирают с учетом размера челюсти пациента.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что световую сетку создают с помощью оптического устройства.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что световую сетку выполняют в виде роя точек.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что камеры направляют под углом друг к другу.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что промежуточные значения отклонений вычисляют интерполяцией.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что цифровое изображение оттиска передают по вычислительной сети.