Applicazione delle tecnologie 3D mobili in odontoiatria

I progressi tecnologici possono avere un impatto positivo sull’odontoiatria sia per i pazienti che per i professionisti, soprattutto nella qualità delle cure dentistiche e nella semplificazione delle procedure. I progressi tecnologici sono particolarmente evidenti nella radiologia digitale e nell’imaging digitale intraorale.

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Anche la pianificazione del trattamento ha beneficiato dei progressi tecnologici. Nei casi clinici di odontoiatria estetica, il trattamento è stato pianificato ritagliando fotografie intraorali bidimensionali (2D) e posizionandole in una posizione ideale. Questo metodo si è successivamente evoluto nell'uso di modelli digitali per posizionare e dimensionare i denti pilastro, che sono stati sovrapposti a fotografie digitali 2D sullo schermo di un computer.

La scansione facciale extraorale utilizzando un telefono cellulare è diventata un’opzione fattibile ed economica per alcuni casi che non richiedono elevata precisione. Questi sviluppi tecnologici sono particolarmente promettenti per i medici di base che potrebbero non essere in grado di investire in una costosa suite di dispositivi digitali. Questo articolo descrive e dimostra un flusso di lavoro relativamente semplice e accessibile che sfrutta la modellazione facciale digitale 3D per i medici di famiglia.

Utilizzando scanner facciali

Gli scanner facciali extraorali sono utilizzati dal 1939. Negli anni '80 furono sviluppati strumenti software di grafica computerizzata di base per consentire ai professionisti di visualizzare e pianificare i risultati del trattamento prima di iniziare, soprattutto per i casi complessi. Gli scanner facciali e le tecniche utilizzate all’epoca erano complesse e costose, quindi il loro utilizzo era estremamente limitato. Negli ultimi dieci anni sono stati sviluppati sistemi più compatti, ma generalmente sono risultati troppo costosi per l’uso quotidiano.

Più recentemente sono comparsi gli scanner per telefoni cellulari, sia sotto forma di soluzioni software che sotto forma di piccole apparecchiature aggiuntive. Questo sviluppo tecnologico è molto promettente, soprattutto per i dentisti generici che non sono in grado di investire il denaro o il tempo necessari per acquistare e apprendere dispositivi e procedure più complessi.

Lo scopo di questo articolo è spiegare un flusso di lavoro semplice e accessibile che sfrutta la scansione facciale tridimensionale (3D) per i medici di medicina generale.

Scansione extraorale

La scansione extraorale del viso del paziente è stata eseguita utilizzando la fotogrammetria e un'applicazione di tracciamento degli oggetti (3D Creator, Sony Corporation, sonymobile.com) su un telefono cellulare (Sony XZ1, Sony Corporation) in tre diverse posizioni (Figura 1). È stata eseguita una scansione del viso e del sorriso per determinare la posizione delle labbra per la successiva progettazione del sorriso, mentre è stato richiesto un sorriso con le labbra retratte per il processo di allineamento (centratura) utilizzando modelli intraorali utilizzando i denti anteriori come punti di riferimento generali. Immagini 3D intraorali digitali a colori ad alta risoluzione dei denti superiori e inferiori sono state acquisite utilizzando uno scanner intraorale (Figura 2) (Condor, Condor Systems, condorscan.com).

Foto 1. Scansione 3D del viso in tre posizioni: (a) posizione neutra rilassata, (b) posizione sorridente, (c) guance nascoste. (d) Immagine di un telefono cellulare utilizzato per la scansione facciale.

Figura 2: È stato utilizzato uno scanner intraorale per creare impronte digitali dei denti.

I modelli facciali sono stati esportati come file .OBJ (file oggetto) e file .MTL (file della libreria materiali), mentre i modelli intraorali sono stati esportati come file .PLY (formato file di geometria). Ciò che rende speciali questi formati di file è che, oltre alle informazioni sulla forma 3D, possono memorizzare informazioni sul colore della superficie insieme a dati esteticamente importanti come texture e ombreggiature. È stato quindi aggiunto un kit di creazione di oggetti 3D open source (Blender, blender.org) per combinare i modelli extraorali e intraorali utilizzando un metodo di allineamento punto a punto (Figura 3). Nel volto sorridente del paziente scansionato, i denti erano nascosti. Successivamente sono state tracciate la linea mediana e la linea interpupillare. I denti mascellari personalizzati sono stati importati, posizionati e dimensionati secondo i valori richiesti (Figura 4).

Foto 3. Immagine che mostra la procedura di centraggio utilizzando modelli 3D facciali (a) e intraorali (b). Gli stessi punti di riferimento sono stati contrassegnati in ciascun modello e quindi allineati a coppie da 0 a 3 in questo caso. Il risultato della fusione dei due modelli è visibile dalla vista laterale (c);

Foto 4: immagine che mostra una scansione del viso e un sorriso con denti virtuali. I denti vengono adattati alla loro dimensione e posizione in relazione alla linea mediana, alla linea interpupillare e al rapporto larghezza/lunghezza desiderato.

Sono stati creati disegni tridimensionali di diverse opzioni di sorriso modificando la forma e la posizione dei denti (foto 5).

Foto 5: Immagine che mostra tre diversi design del sorriso digitale 3D dei denti anteriori. Viste anteriori e laterali a 30 gradi: (a) incisivi centrali stretti con un rapporto larghezza/lunghezza del 70%, (b) incisivi centrali con un rapporto larghezza/lunghezza del 78%, (c) incisivi centrali corti con un rapporto larghezza/lunghezza del 90% rapporto.

Discussione

Il flusso di lavoro proposto fornisce una procedura semplice ed economica per integrare i vantaggi della scansione facciale nella pratica quotidiana per la pianificazione del trattamento e l'imaging del paziente. La fotografia 2D si è rivelata un potente strumento per documentare i casi e discutere le opzioni di trattamento con pazienti e altri colleghi. Questo strumento è diventato disponibile per quasi tutti i dentisti con l'avvento delle fotocamere digitali e dei telefoni cellulari. Anche se i telefoni cellulari non possono fornire la stessa qualità d'immagine delle fotocamere reflex digitali a obiettivo singolo (DSLR), molti dentisti li utilizzano per il loro costo inferiore e la qualità dell'immagine accettabile. Inoltre, sebbene la precisione della scansione facciale e il metodo di allineamento proposti in questo flusso di lavoro non siano buoni quanto gli scanner facciali 3D dedicati, il processo potrebbe essere sufficiente per simulare diversi metodi di trattamento e discuterli con i pazienti, poiché l'elevata precisione per questo metodo non è necessaria. chiave.

L'attuale protocollo di progettazione del sorriso consiste nel preparare una fotografia digitale bidimensionale del volto sorridente del paziente e disegnare la forma ideale dei denti anteriori o sovrapporre un modello esistente dei denti al sorriso del paziente. Nonostante la mancanza di elevata precisione, i limiti di questo metodo 2D e la soggettività intrinseca nel processo di posizionamento e dimensionamento dei progetti dentali, la capacità di coinvolgere i pazienti nel processo di progettazione e la capacità di mostrare loro diverse prospettive simulate può aumentare i tassi di accettazione e aiutare a evitare conflitti post-trattamento.

Aggiungendo a ciò il vantaggio del 3D, che consente di visualizzare i risultati estetici da tutti i possibili angoli di visione, migliorerà senza dubbio ulteriormente il realismo della modellazione digitale del sorriso. Il prossimo passo potrebbe essere la possibilità di stampare i modelli virtuali sviluppati in formato 3D, quindi creare chiavi in silicone e modelli reali per lavori estetici. Il passo successivo sarebbe quello di utilizzare i dati 3D per determinare il colore del sorriso ideale e stampare automaticamente restauri estetici in composito o ceramica in 3D.

Scansione 3D

La scansione 3D dei telefoni cellulari può essere uno strumento economico e veloce per alcune applicazioni che non richiedono elevata precisione, come l’educazione del paziente e la progettazione del sorriso 3D. Questo metodo conveniente consentirà ai dentisti più generici di sviluppare opzioni di trattamento in 3D su pazienti virtuali e di beneficiare dei vantaggi sempre crescenti dell’odontoiatria digitale.

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