Balogh E

Horváth, János

Kivovics, Péter

Németh, Orsolya

Semmelweis Repository

A szék mellettA látható fény tartományában működő digitális 3D képalkotás ortodonciai felhasználása, az ortodonciai digitális 3D modellek készítésének technikája és eszközeiDr. Balogh Enikő, Dr. Horváth János, Dr. Németh Orsolya, Dr. Kivovics PéterSemmelweis Egyetem Fogorvostudományi KarFogászati és Szájsebészeti Oktató IntézetA fogszabályozás és az informatika összefonódásával létrejött digitális ortodoncia rohamosan fejlődik. A gipszminta digitalizációja közvetett és közvetlen modellkészítés során is kivitelezhető. A közvetlen modellezés eszközei a látható fénytartományt használó modern orvosi képalkotók közül a szkennerek, melyek intraorális és exraorális változatai használatosak az ortodonciában. Az intraorális szkennereket főként a fogívek, nyálkahártya és szájpad beolvasására, míg az extraorálisat a profi l beolvasására használják. Az arc-szkennereket áruk és nagy helyigényük miatt fokozatosan kiszorítják a digitális forradalom újabb és újabb találmányai. Már mobiltelefonra vagy tabletre szerelt készülékekkel is lehetőség van virtuális 3D-s arcmodellt létrehozni, mindössze körülbelül fél perc alatt. A digitalizálódás segíti a gyorsabb és hatékonyabb betegellátást és a fogorvos számára élvezhetőbbé, egyszerűbbé és pontosabbá teszi a fogszabályozás folyamatát. A XXI. században a fogszabályozós szakorvosnak rendelkeznie kell a modern képalkotók által készített leletek kiértékeléséhez szükséges ismeretekkel. A ortodonciai praxisban használt modern képalkotók, intraorális és extraorális szkennerek, 3D-s szoftverek nyújtotta előnyöknek köszönhetően a hagyományos fogszabályozást fokozatosan felváltja a digitális fogszabályozás.TávoktatásA Magyar Orvosi Kamara Fogorvosi Tagozat távoktatási rendszerében az on-line továbbképzésben meghirdetett közlemények bibliográfi ája és a vonatkozó tesztvizsgakérdések a http://www.oftex.hu.hu internetes oldalon olvashatók. Magyar Fogorvos 2018/4 191A szék mellettA háromdimenzionális modellezésnek és szken-ne lés nek alapjait a francia festő, szobrász és fotós Francois Willėme fektette le 1860-ban, aki a tárgyakat és személyeket 24 szögből fényképezte, majd a képek segítségével hozta létre a modellek 3D-s mását.1 Bő 150 év elteltével nap-jainkban a háromdimenziós számítógépes grafi kában a 3D modellezés az a folyamat, amely matematikailag ábrázol tetszőleges háromdimenziós objektumokat.2 A digitális modellek készülhetnek manuálisan, algo-ritmus alapján vagy szkennelés útján. Manuális model-lezésnél kézzel kerülnek rögzítésre az ábrázolandó test pontjainak koordinátái mindhárom dimenzióban. Az algoritmus segítségével létrehozott modellben egy vagy több digitális képből kerülnek előállításra a pontok, egy vonatkoztatási rendszerben, pontról-pontra haladva.3 A szken neléses módszerrel előállított modellek lényegében az ábrázolandó test direkt vagy indirekt „beolvasását” jelentik. A fogszabályozásban az utóbbi (szkennelés) modell alkotási módszer a leg-elterjedtebb.Indirekt (közvetett) modellkészítésA modellezendő gipszminta asztali szkennerrel tör-ténő beolvasását követően egy szoftver segítségé-vel készül el a digitális 3D-s modell. Ilyen szkenne-rek például azAutoscan-DS200+ Dental 3D Scanner4 vagy a dán 3Shape szkennerjei (E1, E2, E3, R1000, R2000).5 Ezek az asztali 3D szkennerek egy fényfor-rást, egy vagy több fényképezőgépet (camera) és egy olyan többtengelyű mozgórendszert tartalmaznak, amely a gipszmintát a fény, valamint a kamerák felé irányítja és forgatja. Az érzékelők a gipszminta által visszavert irányított fényt érzékelik és rögzítik, majd a trigonometrikus számítások segítségével a beolva-sott felület pontjai azonosíthatóvá válnak mindhárom 1. ábra: Autoscan-DS200+ dental 3D szkenner43. ábra: CS IO 3D Arqiutionben megjelent kép a páciens alsó és felső fogívéről és a szoftver által létrehozott virtuális „gipszmodell”2. ábra: a True Defi nition szkennerhez használt poradagoló84. ábra: Arc-szkenner (Facial Insight 3D™ Scanner )23 192 Magyar Fogorvos 2018/4A szék mellettdimenzióban. A szkennerszoftver ezután háromdi-menziós adatkészletet hoz létre úgynevezett Standard Trigulation Language-ben, amely kicsi háromszögek-kel írja le a digitálisan beolvasott tárgyak felszínét. A szkennelés során STL fájl jön létre, amely egy olyan általános fájlformátum, amit a legtöbb CAD/CAM rendszer tud kezelni.6Direkt (közvetlen) modellkészítésA direkt modellkészítés eszközei az intra- és extra-orális szkennerek. Az intraorális digitális szkenne-rek megjelenése egybeesett a számítógépes tervezési és gyártási (CAD/CAM) technológia kifejlesztésé-vel, valamint a szék melletti esztétikus restaurációk készítését lehetővé tévő kerámiák CEREC (Chair-side Economical Restoration of Esthetic Ceramics) kifejlesztésével 1984-ben.7 Ezek a szkennerek olyan orvosi elektromos eszközök, amelyeknek rendsze-rint három fő összetevője van: egy vezeték nélküli mobil munkaállomás, amely támogatja az adatbevi-telt, egy számítógépes monitor, amivel lehetőség van a beállítások megadására, a beolvasások jóváhagyá-sára, valamint a digitális fájlok felülvizsgálatára és egy kézi kamerás pálca, amely összegyűjti a páciens szájában a beolvasási adatokat.A felszíni adatpontok összegyűjtése érdekében a lézer-fényből vagy a fehér fényből származó energiát a pálcá-ból egy objektumra vetítik ki. Az objektumról visszave-rődött fényt a pálcán lévő érzékelő vagy fényképezőgép összegyűjti. Algoritmusok alapján több tíz-, akár száz-ezer mérés készül, ami az objektum alakjának 3D ábrázolását eredményezi. A pálca által a felszíni ada-tok rögzítésére használt technológia meghatározza a szkenner mérési sebességét, felbontását és pontosságát. Jelenleg négyféle képalkotó technológia van alkalma-zásban: a háromszögelés (Trigulation), a párhuzamos konfokális képalkotás (Parallel confocal imaging), az AFI – (Accordion Fringe Interferometry) és a három-dimenziós mozgóképes képalkotás (Three-dimensional in-motion video imaging).8Mind az AFI, mind a 3D mozgóképfelvételek a valós időben történő gyors rögzítéshez HD videokamerákat használnak, nem pedig érzékelőt. Az AFI szkennerek dinamikusabb fénysűrűséggel rendelkeznek, így a fény-visszaverő felületeket porfestés nélkül is beolvashatják. Bár a nem optikai lenyomatvételi rendszerek képesek szöveteken és a nyálon át történő beolvasásra, a felszíni adatok pontos beolvasásához a megfelelő eltartás és izo-láció elengedhetetlen.9 Az első szkennereknek még por-adagolóval kiegészített pálcájuk volt. 2001-ben a Cadent Kiváló szkennelési technológiaIntegrált intraorális HD kameraRugalmas KDUGYHUNRQȴJXU£FLµNyitott rendszer6]«OHVN¸UĳLQGLN£FLµ1078 Budapest, Marek József u. 31.+36 1 333 6700info@dentaltrade.huwww.dentaltrade.hu@dentaltradekft%HMKMXʛPMWJSKʛW^EXW^EOʣVX˽NITRIOS 3 Moveintraorális szkennerMost bármely TRIOS 3 1.000.000.- Ft kedvezménnyel!** Kivéve TRIOS 3 Mono. Az akció 2018.12.31-ig érvényes. A kedvezmény bruttó árra vonatkozik. Magyar Fogorvos 2018/4 193A szék mellettbemutatta az Ortho CAD rendszert a 3D-s digitális modellek gyártásához, virtuális setupok és indirekt bon-dozási sínek készítéséhez.10 Cadent Tero szkennere volt az első digitális intraorális szkenner, ami párhuzamos konfokális képalkotás és point-and-stitch rekonstruk-ció segítségével pontos, pormentes digitális lenyomatvé-telt tett lehetővé.8 2006-ra a Cadent kidolgozta az iTero rendelői digitális lenyomatrendszert, amely 2008-ra tel-jes ívű intaroális szkennelést tett lehetővé, és 2009-ben létrejött a iOC rendszer az iTero felhasználók számára.11 Mivel az iTero szoftver nyílt forráskódú fájltípust hasz-nál, amely Landlord néven ismert, a standard három-szögelési nyelv által létrehozott STL fájlok kompatibi-lisek az Invisalign, Harmony, Incognito, Insignia és SureSmile12 rendszerekkel.2012 októberében a 3M ESPE bemutatta a True Defi nition szkennert, amely lehetővé teszi a digitá-lis lenyomatok készítését az Incognito egyéni linguál bracketekhez.13 Hat hónappal később az Ormco kiadta a Lythos digitális megjelenítő rendszert az Insignia és a Clearguide készülékrendszerek számára.14 A 3M ESPE True Defi nition szkennere a forradalmian új 3D moz-góképképes technológiát alkalmazza, 2014-ben ez volt az egyetlen Invisalign-ban használható 3D-s szkenner. Hasonlóképpen, mint ahogy az Aligni Tero szkennere volt, csak használható 3M Unitek Incognito rendszeré-hez.8 A True Defi nition szkennerének felépítése egy 22 hüvelykes HP érintőképernyős kijelzővel ellátott mun-kaállomást, egy könnyű pálcát, egy poradagolót és egy vezeték nélküli internetkapcsolatot tartalmaz a felhőbe való feltöltéshez és az iTero-hoz hasonlóan egy kere-kes kosárra épült a könnyed mozgathatóság érdekében. A nagyméretű érintőképernyőnek köszönhetően, nincs szükség a billentyűzet és az egér számára kialakított víz-szintes felületre, így a munkaállomás kevésbé helyigé-nyes, továbbá a virtuális digitális nagyítót is biztosítja, amely lehetővé teszi az operátor számára a 3D-s modell megtekintését, forgatását és nagyítását a beolvasás után. Az Invisalign-t használó orvosok szkennelést követően bejelentkezhetnek egy saját profi lba, majd a profi lhoz biztosított tárhelyen megtekinthetik a szkennelt képet vagy képeket.8Az Ormco Lythos digitális szkennere egy eredetileg a repülőgépipar számára kifejlesztett technológián ala-pulva kifejezetten ortodonciai használatra lett kifej-lesztve,8 amely az AFI-módszerrel végzi a képalkotást, ezért általában nem igényel porfestést. A Lythos szken-ner legjelentősebb jellemzője a kompakt mérete. A szék-vezető egység tetején helyezkedik el, és könnyen moz-gatható a mindössze 25 kg-os eszköz. Az egység az adatbevitelhez szükséges kisméretű érintőképernyős monitorból, egy közepes méretű ergonomikus pálcából és a vezeték nélküli modemből áll.15 A monitor képe a nagyobb láthatóság érdekében, a kiterjesztő kar segítsé-gével akár 15”-os méretre is növelhető. A szoftverfris-sítések az interneten keresztül töltődnek le, és a rend-szer kompatibilis az Apple termékekkel is.16 2015-ben 7 féle ortodonciai intraorális szkenner állt a fogszabá-lyozó fogorvosok rendelkezésére: az iTero, Lava C.O.S., a Carestream Dental’s CS 3500, The True Defi nition Scanner és a 3 Shape’s Trios, Cirona’s Cerec and Apollo System, The Lythos Scanner.17 A 2015 márciusában bevezetett új iTero Element™ intraorális szkenner pár-huzamos konfokális képalkotó technológiája optikai és lézeres szkennelést alkalmaz, 6000 képkockát készít másodpercenként, és a képérzékelőt úgy tervezték meg, hogy lehetővé tegye a jelenlegi iTero szkennerhez képest 20-szor gyorsabb olvasási sebességet, aminek köszönhe-tően a digitális szkennelés valós idejű 3D-s megjelení-tése biztosított az értintőképernyőn.18 A beolvasás után a szkennelt adatokból a szoftver pillanatokon belül meg-alkotja a digitális virtuális ,,gipszmintát”, kielemzi azt és felállítja a diagnózist,valamint kezelési tervet is java-sol. A legmodernebb intraorális szkennerek már veze-ték nélküliek, a világon az első ilyen típusú szkennert a 3Shape forgalmazza. A3Shape Trios 3 Wireless gyor-san, pontosan és valósághű színekkel, egész napos folya-matos szkennelést tesz lehetővé vezetékes kapcsolat nél-kül.19A fogszabályozás jelenlegi trendje azt mutatja, hogy a páciensek számára egyre inkább a megjelenés a fontos, így a funkció háttérbe szorul, ezért esetenként hangsú-lyosabbá válik a profi l, mint a fogak helyzete az adott fogívben. A profi lelemzést az egyéb felvételeket helyet-tesítve extraorális szkennerekkel is végezhetjük, mely-nek jellemző technikája a lézeres szkennelés, amely 5. ábra: Mobiltelefonra szerelt Bellus 3D Face Camera Pro és az általa létrehozott 3D arcmodell24 194 Magyar Fogorvos 2018/4A szék mellettsorán egy lézerforrásból több trillió fotont küldünk a szkennelendő objektumra. Ezeknek csak kis része verő-dik vissza, melyeket egy optikán keresztül történő érzé-kelés dolgoz fel a rendszer. Mivel a lézer pozícionálása nagyon gyors, ezért kis idő elteltével is teljes modellt kaphatunk az objektumról. Az első 3D szkennerek még különállóan tartalmazták a lézerforrást, melyet kézzel mozgatva kellett végigvezetni az objektumon, és egy különálló fényképező rögzítette a képet. A szkennelés pontossága érdekében egy speciális háttérre is szük-ség volt (például David 3D szkenner).20 A fejlettebb 3D szkennerek beépített lézereket és beépített optikát (kamera) tartalmaznak, nem igényelnek speciális hátte-ret, az objektumra helyezett jelzőpontok alapján készül el a kép. Ilyen szkenner például 2015-ben Reddot díjat nyert hordozható Handyscan 3DScanner.21A Go! Scan 3D™ termékcsalád a legegyszerűbb hor-dozható 3D szkennelési élményt nyújtja, gyors és meg-bízható méréseket biztosítva. A kézi 3D szkennerekkel a 3D adatok teljes színben is rögzíthetők. Az innova-tív technológia megkerüli az előkészítési lépéseket és a speciális beállításokat, nagyon gyors mérési sebessé-get biztosít (kb. 5 perc vagy kevesebb is elegendő), és nem igényel kézi adatfeldolgozást. Szükség esetén vizu-ális útmutatást biztosít a sikeres szkennelés érdekében.22 A Fogszabályozásban az extraorális szkennerek közül főként az arc-szkennereket használják. Az Insight3D® nem sugárzó arc-szkennere nagyfelbontású, pontos 3D-s szkennelésen túl arcelemzésre és arcfelismerésre is képes.23 Az arc-szkennerek rengeteg előnye ellenére hatalmas hátránya, hogy ezek a berendezések költsége-sek, és a helyigényük is nagy. Napjainkban már kom-pakt, mobiltelefonnal használható 3D-s „arc-szkenne-rek” is forgalomban vannak, ezek egyik típusa a Bellus 3D Face Camera Pro. A Face Camera Pro készülék egy okostelefonhoz vagy egy tablethez csatlakozatva műkö-dik. A fej forgatása során szerzett adatokból, másod-percek alatt képes 3D-s arcmodelleket készíteni. A fel-használó megoszthatja virtuális arcképét másokkal, vagy akár 3D nyomtatóval modellt készíthet az arcá-ról.24 1999-ben a Columbiai egyetemen Hannam és Langenbach kifejlesztették a 3D-s modell dinamikus változatát. A dinamikus 3D modell eltér a számítógé-pes tomográfi a vagy egyéb 3D-módszerek által nyújtott 3D-adatoktól, mivel az anatómiai részek, azaz az izmok, fogak, csontok és lágyrészek különállók, manipulálha-tók, mozgathatók és egyénileg módosíthatók, ami egy igazi interaktív, betegspecifi kus szimulációt tesz lehe-tővé.25 A digitalizációnak köszönhetően ezek a model-lek továbbfejlődtek, és pontosabbá, könnyebben kezel-hetővé váltak.Irodalom1.  Baheti MJ, Soni UN, Gharat NV, Mahagaonkar P, Khokhani R and Dash S, Intra-oral Scanners: A New Eye in Dentistry, Austin J Orthopade & Rheumatol. 2015; 2(3): 1021. Received: August 18, 2015; Accepted: November 01, 2015; Published: November 17, 2015 (Letöltve 2017.11.13)[17] http://austinpublishinggroup.com/orthopedics-rheumatology/fulltext/ajor-v2id1021.php2.  Flügge, T.V.; Schlager, S.; Nelson, K.; Nahles, S.; and Metzger, M.C.: Precision of intraoral digital dentalimpressions with iTero and extraoral digitalization with the iTero and a modelscanner, Am. J. Orthod.2013 144:471-478, [9]3.  http://www.ad-protech.com/index.php/product/7-autoscan-ds200-dental-3dscanner (Letöltve 2018.1.20) [4]4.  http://www.aligntech.com/solutions/itero (Letöltve 2017.9.9) [18]5.  http://www.bego.com/cadcam-solutions/hard-andsoftware/scanner/3shapescanner/3shape-e1/  (Letöltve 2017.11.15) [5]6.  http://www.bellus3d.com/ (Letöltve 2018.1.19) [24]7.  http://www.david-laserscanner.com/gfx/start/david_3d_scanner_4s.gif (2017.11.11) [20]8.  http://www.orthodonticproductsonline.com/2013/07/going-digital/ (Letöltve:2017.11.9) [16]9.  https://hu.wikipedia.org/wiki/3D_modellezés (Letöltve:2017.11.9) [2]10.  https://ormco.com/about/press-release/05-04-13-pr.php (Letöltve:2017.10.19)  [15]11.  https://www.3shape.com/products/trios/intraoralscanners#myModal(Letöltve:2018.1.19) [19]12.  https://www.creaform3d.com/en/metrology-solutions/handheld-portable-3dscanner-goscan-3d (Letöltve:2018.1.9) [22]13.  https://www.creaform3d.com/en/metrology-solutions/portable-3d-scannerhandyscan-3d(Letöltve:2018.1.9) [21]14.  https://www.glassdoor.com/job-listing/trademark-paralegal-align-technologyJV_IC1147436_KO0,19_KE20,36.htm?jl=2533833006 (Letöltve:2017.11.19) [10]15.  https://www.motionview3d.com/products.php (Letöltve:2017.11.23) [23]16.  Kravitz D., Christian Groth, Perry E. Jones, John W. Graham, Ronald Redmond, Intraoral Digital Scanners, 2014 JCO, Inc Volume XLVIII Number 6. (Letöltve:2017.10.2) [8] http://www.kravitzorthodontics.com/assets/pdfs/Intraoral-Digital-Scanners.pdf17.  Langenbach GEJ, Hannam AG. The role of passive muscletensions in a three dimensional dynamic model of the human jaw. Arch Oral Bio l1999;44:557-73 [25]18.  Mörmann, W.H.; Brandestini, M.; Ferru, A.; Lutz, F.; and Krejci, I.: Marginale Adaptation von adhäsiven Porzellaninlays in vitro, Schweiz. Monatsschr. Zahnmed. 95:S.1118-1129, 1985 [7]19.  Szikszai László, Tetszőleges digitális fotózással kapcsolatos probléma feldolgozása – 3D modellezés/3D szkennelés. Debrecen, 2010 [3]20.  Szobieszek, R. A., Scultureasthe Sum of Its Profi les: Francois Willeme and Photosculpture in France. The Art Bulletin,1980, 4. pp. 617–630 [1]21.  Trademark of 3M Unitek, Monrovia, CA; (Letöltve: 2017.11.23) [13] www.3Munitek.com 22.  Trademark of Align Technology, San Jose, CA; (Letöltve: 2017.11.23) [11] www.aligntech.com23.  Trademark of Ora Metrix, Inc., Richardson, TX; (Letöltve: 2017.11.23) [12] www.suresmile. com.24.  Trademark of Ormco, Orange, CA; (Letöltve: 2017.11.23) [14] www.ormco.com25.  William E. Harrell, David C. Hatcher, Raymond L. Bolt, Insearch of anatomic truth: 3-dimensional digital modeling and the future of orthodontics. Alecander City, Ala, and Sacramento, California, American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2002, October, DOI: 10.1067/mod.2002.126147, [6] Magyar Fogorvos 2018/4 195

A látható fény tartományában működő digitális 3D képalkotás ortodonciai felhasználása, az ortodonciai digitális 3D modellek készítésének technikája és eszközei

http://repo.lib.semmelweis.hu/bitstream/handle/123456789/6860/MF_2018_4_3D.pdf?sequence=1

A látható fény tartományában működő digitális 3D képalkotás ortodonciai felhasználása, az ortodonciai digitális 3D modellek készítésének technikája és eszközei

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Semmelweis Repository