А.Н. Ряховский
Тема цифрового трехмерного планирования давно эффективно применяется в инженерном проектировании. Существует множество мощных программных продуктов, ставших уже классическими, и с таким уровнем возможностей, что затмевают собой и обрекают на неудачу любые робкие попытки создавать что-либо подобное. Такое инженерное проектирование ранее было только штучным продуктом. Создание компьютерных проектов само по себе уже было невероятным шагом вперед в сравнении с чертежами, создаваемыми вручную. Этот переход на компьютерное проектирование и последующее изготовление еще совсем недавно был таким затратным и трудоемким, что не позволял перейти на проектирование и изготовление единичных индивидуальных изделий. Однако технический прогресс ныне настолько стремителен, что прямо на наших глазах ежедневно осуществляется техническая революция, развиваются и приобретают совершенство цифровые технологии в стоматологии. И, казалось бы, зубное протезирование как специальность, в некоторых своих аспектах ранее близкое к ремесленному мастерству, теперь превратилось в высокотехнологичную отрасль, построенную на искусственном интеллекте и роботизированном производстве.
На нынешнем этапе развития 3D-стоматология — это быстро формирующийся раздел стоматологии, включающий диагностику, планирование и выполнение стоматологического лечения с применением компьютерных 3D-технологий.
Врач стоматолог-ортопед будучи, по сути, генеральным врачом, должен проводить диагностику, без которой невозможно качественно спланировать комплексное стоматологическое лечение, финишным этапом которого и является протезирование зубов.
В современной стоматологии 3D-технологии применяют на всех этих этапах, а это значит, что врач стоматолог-ортопед должен
в совершенстве владеть ими.
Для проведения диагностики и компьютерного планирования стоматологического лечения прежде всего необходимо построить виртуальный 3D-образ пациента.
Методы получения 3D-объектов зубочелюстной системы
Построение 3D-сцены включает в себя сбор и обработку соответствующих данных (КТ, сканирование лица и зубных рядов).
Компьютерная томография
Физическая основа метода — экспоненциальный закон ослабления излучения для чисто поглощающих сред. В рентгеновском диапазоне излучения этот закон выполняется с высокой степенью точности, поэтому математические алгоритмы, разработанные в 1917 г. австрийским математиком И. Радоном, были впервые применены именно для рентгеновской КТ.
При одинаковой энергии рентгеновского излучения вещество с большей относительной молекулярной массой поглощает излучение в большей степени. Это ослабление может быть одинаковым как при прохождении излучения через однородный объект, так и через неоднородный, но с той же суммарной плотностью. Поскольку при вращении рентгеновской трубки вокруг пациента детекторы улавливают сигналы, прошедшие через большое число срезов, и каждая точка многократно проецируется на различные окружающие точки, каждый раз будет получаться разный уровень ослабления, что позволяет расчетным путем определить оптическую плотность в каждой единице объема.
В результате томографического исследования получается множество точек
с разной оптической плотностью (рис. 7.1).
Произвольное сечение данных КТ плоскостью позволяет оценить состояние невидимых при клиническом осмотре твердых тканей (рис. 7.2).
Регулятором оптической плотности, по данным КТ, можно выделить зубы, кость, поверхность кожного покрова (рис. 7.3).
Мягкие ткани, например поверхность десны, без использования специальных методик с помощью КТ не поддаются определению. Для их отображения в виртуальном 3D-образе зубочелюстной системы используют методы оптического сканирования. Оптическое сканирование — еще и более точный метод в сравнении с клинической КТ (до 5 мкм при сканировании и до 300 мкм при томографии), что делает оптическое сканирование абсолютно необходимым в 3D-технологиях для ортопедической стоматологии.
Магнитно-резонансная томография
МРТ за последние годы стала одним из ведущих методов неинвазивной диагностики. Методика основана на свойстве некоторых атомных ядер поглощать энергию в радиочастотном диапазоне при помещении в магнитное поле и излучать эту энергию при переходе к первоначальному состоянию.
К преимуществам МРТ относятся:
- замена рентгеновских лучей радиоволнами, что позволяет снять лучевую нагрузку на пациента, отпадает необходимость в специальных мероприятиях по защите персонала и окружающей среды от рентгеновского излучения;
- высокая разрешающая способность исследования;
- высокая чувствительность к различным химическим связям молекул, что повышает контрастность изображения;
- качественная и точная визуализация мягкотканных структур;
- трехмерный характер изображений;
- естественный контраст от движущейся крови;
- возможность выполнения магнитно-резонансной микроскопии для прижизненного изучения метаболизма тканей.
К основным недостаткам относят:
- достаточно высокую стоимость оборудования и его эксплуатации;
- специальные требования к помещениям (экранирование от помех), в которых находятся приборы;
- достаточно большое время исследования, что может приводить к появлению артефактов;
- невозможность обследования больных клаустрофобией, больных с искусственными водителями ритма, крупными металлическими имплантатами
из немедицинских металлов.
На МРТ отчетливо дифференцируются коронки и корни зубов, костная ткань челюстей, кортикальная пластинка, костные и хрящевые структуры ВНЧС, строение верхнечелюстных пазух, жевательных мышц (рис. 7.4).
На текущий момент 3D-реконструкция данных магнитно-резонансной томографии используется для визуальной оценки и некоторых измерений