УДК 616-71

3D-сканирование в стоматологии

Тлупов Ислам Вячеславович – ассистент Института стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова.

Хамида Мохамед – ассистент Института стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова.

Фадель Бибарс – ассистент Института стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова.

Аннотация: Статья посвящена цифровым методам диагностики и лечения в стоматологии.

Использование современных технологий облегчает и упрощает этапы протезирования и ортопедическое лечение становится высококачественным по сравнению с традиционными методами.

Благодаря сканерам исключается погрешности аналогового оттиска, повышается комфорт пациента во время приема и сокращается количество посещений.

Ключевые слова: CAD/CAM система, прецизионность, точность, правильность, 3D-сканер.

3D-сканером называют устройство, предназначенное для переведения геометрии объекта в цифровой вид, создания объемной виртуальной 3D-модели.

Выделяют 2 вида стоматологических сканеров:

интраоральные или внутриротовые;
стационарные или лабораторные.

3D-сканеры внутриротового (интраорального) типа (IOS)

Применяются для генерации цифровых стоматологических слепков. Они формируют трехмерное изображение следующим путем:

на объект проецируются лучи света:
прибор принимает отраженный свет;
световой сигнал передается на компьютер.

Рисунок 1. Интраоральный сканер.

Очертания зубочелюстных тканей и имплантатов, которые снимаются датчиками, проходят обработку специальными программами. Это ПО создает облака точек, из которых ПО сканера формирует трехмерную модель поверхности. В итоге стоматолог может пользоваться цифровой моделью, которая намного удобнее гипсовых слепков.

Если появляется необходимость в наличии физического слепка, 3D-модель можно напечатать на специальном принтере.

Для чего применяются внутриротовые 3D-сканеры?

В стоматологии IOS используются для решения разных задач:

проведения диагностики;
производства 3D-моделей для реставрации;
производства имплантатов и различных вспомогательных устройств для протезирования, при проведении ортодонтологических и хирургических процедур.

При создании 3D-модели пользуются специальной базой имплантатов. В ней подбирается модель, которая совмещаются со сгенерированным сканером 3D-образом. При необходимости всего за несколько минут модель редактируется, а затем сразу же передается в производство.

Данные модели могут использоваться при производстве различных протезных реставраций по оттискам собственных зубов пациента. Они отлично показывают себя в случае с:

вкладками / накладками, выполненными из полимерных композитов;
металлокерамическими и цельнокерамическими одиночными коронками из циркония и его диоксида, дисиликата лития;
протезами зубов мостового и фиксированного типа.

Преимущества использования внутриротового стоматологического сканера

Комфорт процедуры – пациент не испытывает неприятных ощущений, как при получении физического оттиска, когда в ротовой полости находится слепочная масса.
Упрощенное взаимодействие врача с пациентом – с помощью сканера удается получить реалистичные цветные изображения, на которых легко найти мягкие ткани, сами зубы и налет на них. 3D-модели можно сразу продемонстрировать пациенту.
Высокий уровень контроля – специалист может сразу после сканирования оценить клиническую ситуацию, при необходимости откорректировать оттиск.
Простое использование – процедура получения цифрового оттиска не вызывает сложностей, не требует специальных навыков. Для ее проведения врачу не нужно долго учиться.
Высокие показатели точности – при единичной коронке они составляют 4.2 нм (±0.49 нм). Благодаря оптимизации и сокращению технических и клинических этапов отсутствуют присущие традиционным методам погрешности.
Сокращенные сроки лечения – врач может создать будущую конструкцию, не изготавливая физическую модель зубов.
Упрощенное взаимодействие врача и техника – данные передаются в лабораторию в разы быстрее. При этом сведены на нет риски повредить, потерять или деформировать оттиск в ходе транспортировки.
Экономичность – для сканирования не требуются расходные материалы, порошок. Пациенту не нужно оплачивать и посещать многочисленные консультации и осмотры у стоматолога.

Согласно данным исследований, у полученных методом IOS одиночных коронок из керамики зазор по краю точнее, чем у коронок, произведенных на основе физических оттисков.

Доступность – для сканирования используется открытая система CAD/CAM, для которой не нужна платная подписка, покупка лицензии. Файлы из нее экспортируются в форматах OBJ и STL и могут отправляться в лабораторию по интернету или на носителях информации. Они легко отслеживаются на протяжении всего процесса производства.
Безопасность – отсутствует возможность вместе с оттиском передать в лабораторию вирусы или бактерии.
Чистота – отсутствует риск испачкать оттискной массой одежду, мебель, оборудование.
Помощь в подготовке к лечению и его реализации – за счет встроенного ПО возможно, например, проанализировать область поднутрения с учетом направления введения, определенного вручную либо в автоматическом режиме.

ПО определяет контакт челюстей в авторежиме путем простого сканирования в прикусе. Опция анализа прикуса определяет и показывает окклюзию, в онлайн-режиме выводя результаты на цветовой схеме.

Недостатки внутриротового 3D-сканирования

К ним относят сложность в распознавании зон, которые плохо видно. Свет не способен физически отделить десну, как это делают обычные оттискные материалы. Поэтому с его помощью нельзя провести сканирование «невидимых» областей.

Такие же проблемы могут возникнуть и при наличии кровотечения, если кровь затеняет края протеза.

Важно отметить, что несмотря на высокую технологичность и инновационность у внутриротового 3D-сканирования есть ряд ограничений по применению, обоснованных естественными физическими факторами.

Максимальную эффективность IOS показывает в комплексе с другими методиками диагностики, построенными на основе 3D-визуализации. Например, с ней можно применять конусно-лучевую компьютерную томографию (CBCT), стационарные 3D-сканеры.

Лабораторные 3D-сканеры

Так называют стационарные приборы, с помощью которых зубные техники в лабораторных условиях создают трехмерные виртуальные модели из гипсовых слепков, полученных традиционным способом.

Стационарный 3D-сканер проецирует на модель структурированные световые лучи. По преломлению светового потока он воспроизводит пространственное расположение точек на поверхности объекта.

Сканер автоматически поворачивает слепок и создает снимки.

После анализа входящей информации ПО генерирует и выводит на дисплей готовую трехмерную модель.

Рисунок 2. Стационарный стоматологический сканер.

Ключевые преимущества таких сканеров заключаются в высоких показателях точности и четкости.

С помощью этих приборов все этапы производства слепка получаются наглядными, уменьшается время изготовления различных конструкций для стоматологических работ, снижается потребность в их подгонке. Также становятся меньше затраты на создание стоматологических конструкций, стремятся к нулю риски ошибок.

Сравнение 3D-сканеров

Если разделить размер одного пикселя на кадре, который состоит из множества точек. У камеры с разрешением в 1.3 Мп этот параметр равняется 90 мк, 2.0–60 мк, у камеры на 2.8 Мп – 45 мк, 5.0–30 мк. При повышении разрешения уменьшается размер треугольников, что делает детализацию границы препарирования более точной.

Сканируя объект с разных ракурсов с учетом запрограммированной схемы, ПО строит из отдельных кадров целую модель. Кадры по большей части совпадают, перекрывая друг друга. Это отличает лабораторные сканеры от внутриротовых сканеров, в которых несколько раз повторить один и тот же кадр практически невозможно. Сканер перемещается рукой врача и постоянно находится то ближе к объекту, то дальше от него, так что кадры минимально перекрывают друг друга. Поэтому условия сканирования здесь не идеальные.

Таблица 1. Сравнительные характеристики разновидностей стоматологических сканеров.

Интраоральные (внутриротовые) сканеры	Стационарные (лабораторные) сканеры
Создание трехмерной модели на месте с помощью интраорального сканирования.	Создание 3D-модели с помощью сканирования гипсового слепка на стационарном сканере в лаборатории.
Область сканирования обычно не превышает 20 мм. Небольшой по размеру сенсор формирует объемную сетку с микроскопическими ячейками в форме треугольников, переводя мелкие детали в трехмерный цифровой объект. Чтобы просканировать челюсть, программе требуется сложить множество мини-снимков вместе.	Камеры захватывают за один кадр большую область, обычно 80х60 мм. За счет этого камера/камеры «видят» целиком всю модель. У сенсора более внушительные размеры, но и разрешение больше – обычно 1.3-5 Мп. Здесь нужно отметить одну крайне важную деталь, о которой мало кто знает.

Сравнивая системы сканирования зубов и зубных рядов, можно добиться оптимального выбора системы для изготовления различных стоматологических конструкций. Это, в свою очередь, повышает точность производимых протезов и улучшает качество протезирования.

Выявить достоинства и недостатки разных видов сканеров позволяет сравнительное исследование, направленное на определение точности отображения зоны культи зуба (на 0,3 мм апикальнее края границы препарирования) и границы препарирования. Таким образом можно сформировать перечень факторов, которые оказывают влияние на конечный результат производства высокоточных протезных конструкций.

Для определения достоверности цифровых оттисков, полученных с применением внутриротовых сканеров, нужно отделить точность от двух схожих понятий – прецизионности и правильности.

Обратимся к определениям, которые дает Международная организация по стандартизации:

Точность (accuracy) – показатель того, насколько результат измерений близок к принятым опорным значениям. Это понятие включает в себя истинность и прецизионность. По информации производителей современный лабораторный сканер может обеспечивать точность 5-15 мкм, а внутриротовой прибор – 25-50 мкм.
Прецизионность (precision) – показатель, который отражает, насколько схожи результаты повторных измерений.
Правильность (trueness) – показатель отклонения истинных размеров объекта от полученных в ходе измерения результатов.

Выводы

Внутриротовые оптические сканеры при отображении полной зубной дуги и культи отдельного зуба показывают точность, близкую к точности лабораторных сканеров. Поэтому они могут использоваться при производстве широкого спектра ортопедических стоматологических конструкций.

С помощью оптических внутриротовых сканирующих систем можно получить корректное изображение границы препарирования и зауступной области, если уступ отпрепарированного зуба расположен над десной.
Сканирующие системы, которые представляют исследуемый объект более плотным облаком точек с более мелкой сеткой отображают препарирования с меньшей погрешностью.

Корректное отображение границы препарирования при интраоральном оптическом сканировании возможно, если зубодесневая бороздка после ретракции имеет ширину более 0,2 мм.

Оптические интраоральные сканеры не могут корректно отображать поверхность культи зуба апикальнее границы препарирования, если уступ расположен под десной.

Список литературы

Костюкова В.В., Ряховский А.Н., Уханов М.М. Сравнительный обзор внутриротовых трехмерных цифровых сканеров для ортопедической стоматологии.URL:https://www.mediasphera.ru/issues/stomatologiya/2014/1/030039-17352014115?ysclid=l5qpmm02ua465886632
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. Изучение размерной точности цифровых оттисков, полученных с помощью внутриротового сканера. URL:https://applied-research.ru/ru/article/view?id=10818&ysclid=l5qpr5bjoh979167019
Лебеденко, И.Ю. Компьютерные реставрационные технологии в стоматологии. Реальность и перспективы / И.Ю. Лебеденко, А.Б. Перегудов, С.М. Вафин // Стоматология для всех. – 2002. – №1. – С. 40–45.
Вольвач, С.И. Основные тенденции развития технологий CAD/CAM (1999–2001) / С.И. Вольвач // Новое в стоматологии. – 2002. – Т. 103, №3. – С. 9–23 (спец. вып.).
Ряховский, А.Н. Сравнение четырех CAD/САМ-систем для изготовления зубных протезов / А.Н. Ряховский, А.А. Карапетян, В.Б. Трифонов // Панорама ортопедической стоматологии. – 2006. – №3. – С. 8–19.
Rekow E.D. Dental CAD/CAM systems: a 20 year success story. CAD/CAM technology in restorative dental care, 2006, pp. 5–6.
Seelbach P, Brueckel C, Wöstmann B. Accuracy of digital and conventional impression techniques and workflow. Clin Oral Investig, 2013, vol. 17, pp. 1759–1764.
Wittneben J.G., Wright R.F., Weber H.P., Gallucci G.O. A systematic review of the clinical performance of CAD/CAM single-tooth restorations. Int J Prosthodont, 2009, vol. 22, no. 5, pp. 466–471.

Интересная статья? Поделись ей с другими: