Modelul virtual (numeric)

MODELUL VIRTUAL (NUMERIC)

Computerul este, la ora actuala, bine implantat in stomatologie. Multe domenii si procedee traditionale au corespondenta m stomatologia computerizata. Modelul nu putea ramane m afara acestora. Imp 141d33b licarea computerului m elaborarea modelelor se materializeaza la ora actuala m urmatoarele aplicatii: '

Scanarea modelelor obtinute in urma unei amprente conventionale;

Obtinerea unui model virtual prin intermediul unei amprente opto-electronice.

Primele incercari de computerizare' a modelului au fost legate de diverse programe care incercau sa reproduca situatia din cavitatea bucala cu ajutorul unor scheme/grile (ce fumizau informatii despre dinti: prezenta sau lipsa lor de pe arcada, indemni sau cu procese carioase, resturi radiculare etc.) care, ulterior au fost completate de posibilitatea de preluare si stocare a diverse imagini din cavitatea bucala (initial aceste imagini erau fotografii scanate si introduse m computer, pentru ca ulterior sa se utilizeze pe scara tot mai larga dispozitivele gen camere intraorale).

Primele scheme/grile au fost simple si urmareau redarea prin simboluri a dentatiei pacientului. Ulterior, programele imbunatatite pun la dispozitia utilizatomlui scheme bidimensionale ale fiecami dinte (ultimele programe de acest gen fiind dotate cu reprezentari tridimensionale) pe care se pot reprezenta,

conform unei legende, caracteristicile dentare ale dintilor pacientului. Cu cat computeml/programul este mai performant, cu atat paleta de forme si culori este mai extinsa.

Imaginile stocate se pot obtine fie prin realizarea de fotografii intraorale (procedeu destul de anevoios, care necesita o dotare speciala a aparatului de fotografiat) si care ulterior sunt scanate si introduse in fisierele pacientului sau se pot utiliza camere intraorale de filmat cu sau fara legatura fizica la computeml de baza. Acestea permit atat realizarea de instantanee ale diverselor zone din cavitatea bucala, cat si posibilitati de marire (zoom) sau filmare a miscarilor mandibulare cercetate de stomatolog. (.16.38.)

Ultimele tipuri de astfel de dispozitive pot avea incorporat un dispozitiv electronic de detectare a culorii dentare, procedeu dificil de realizat cu ochiul', de multe ori subiectiv al stomatologului (fara a mai aminti de influentele legate de culorile corpurilor din jur, oboseala, stres etc).

1. SCANAREA MODELELOR OBTINUTE IN URMA UNEI AMPRENTE CONVENTIONALE

Lumea virtuala' ofera solutii pentru diferite studii m medicina, prin transpunerea unor probleme si relatii complexe, care depasesc capacitatea umana de reprezentare. Mijloacele conventionale sunt completate mereu de softuri noi care permit perspective inedite. '' In diagnosticarea instmmentala, acest lucru este valabil m special pentru tehnica inregistrarilor ale caror date sunt create, evaluate si chiar animate de computer.

1.1. STABILIREA COORDONATELOR TRIDIMENSIONALE CU AJUTORUL PROFILOMETRIEI COMPUTERIZATE PENTRU ANALIZAREA MODELELOR DENTARE

Masurarea coordonatelor tridimensionale computerizata optica se distinge prin capacitatea de stocare a unei cantitati impresionante de informatii m timp scurt si prin punerea lor la dispozitie in forma digitala pentru prelucrare in calculator. in acest fel apar posibilitati noi de determinare a diversilor parametri ai modelului de studiu. Aparut ca alternativa la procedura trigonometrica cu laser (costisitoare ca manipulare si pret), sistemul bazat pe profilometria decalajului de faza permite realizarea de masuratori m peste 400.000 de puncte / imagine m timp delOs.

at cu instalatii specializate (CEREC), m cazul sistemului profilometric avem de-a face cu o crestere a capacitatii de masurare si a facilitatilor. Prezenta computemlui (HARDWARE pentru accelerarea operatiilor de calcul si de grafica) contribuie la scaderea putemica a timpilor de masurare si evaluare.

Se utilizeaza un computer PC compatibil IBM, de la nivelul caruia se proiecteaza franje de lumina (benzi paralele altemative, luminoase si intunecate), utilizandu-se o grila de transmisie

dreptunghiulara. Modelul de franje proiectat pian modelul traditional trebuie analizat m sectmne

transversala; de asemenea acest model virtual trebuie

sa fie dotat cu un profil de intensitate sinusoidal. Despre modalitatile 4e amprentare' opto-electronica s-a discutat pe larg anterior ( cap. 15).

De subliniat ca tehnica de mai sus (Procedeul decalajului de faza) se repeta de minim 3 ori, pentm ca fiecare model de franje sa fie filmat de o camera situata perpendicular pe modelul traditional, imaginile rezultate fiind stocate de un dispozitiv de prelucrare m forma digitala. Rezultatul este prezentat in ura 16.40. Din pacate, cu acest procedeu simplu se pot obtine foarte usor rezultate eronate.

.16.40. Model cu franje (a); Reconstructia tridimensionala aunui model de studiu (b).

.16.41. Vizualizarea modelului cu linii de contur pentru inaltime (a); Model pregatit pentru masuratori intr-o zona marcata (b).

. 16.42. Sectiune transversala prin profilul marcat in ura 16.41.

Dezvoltarea acestei tehnici (decalajul de faza) si combinarea acesteia cu alte metode (Procedura Gray Code) duce la obtinerea unor rezultate performante. Aceasta procedura presupune ca fiecarei franje obtinuta prin procedeul decalajului de faza ii va corespunde o caracterizare data de o succesiune de valori pentm raportul de combinatie alb/negru (Gray Code). Pentru reducerea erorilor sunt utilizate filtre putemice.

1.2. MODEL VIRTUAL / ARTICULATOR VIRTUAL

Realitatea virtuala' poate imbunatati decisiv calitatea diagnosticului functional si al ocluziei, cu conditia ca ea sa insemne nu numai simulare in sensul de imitare, ci si reprezentarea computerizata a unor valori si marimi reale. Se deschid perspective care nu pot fi obtinute cu instmmente mecanice conventionale. De asemenea, diagnosticul ocluziei in articulatorul conventional presupune probleme de natura practica si tehnica (de exemplu pozitionarea exacta a amprentelor care inregistreaza ocluzia (a cheilor de ocluzie pe model). Aceste probleme limiteaza uneori reprezentarea si interpretarea unor contacte dinamice de ocluzie. Pentru dezvoltarea articulatoarelor virtuale' se impune, deci, sa reducem la minim aceste neajunsuri pentru a ne apropia cat mai mult de statusul clinic. In viitor, se va pune nu problema transpunerii si copierii tehnice a articulatorului mecanic pe monitor, ci aceea de a-l inlocui pe acesta dm urma cu unul virtual, care nu e supus limitarilor sistemelor mecanice. Solutia prezentata presupune scanarea tridimensionala a inregistrarii ocluziei, care sa fie completata cu imaginea modelului (41).

Miscarile mandibulei se inregistraeza cu ajutorul dispozitivului cu ultrasunete Jaw Motion Analyser (JMA). JMA este urmasul lui MT 1602 si poseda caracteristici tehnice asemanatoare, prezentand insa o eroare de masura de doar 0,02 mm la nivel ocluzal fata de 0,1 mm m cazul dispozitivului MT. Amprenta de pe suport plus modelele de situatie ale maxilarelor au fost digitalizate cu scannerul tridimensional de la firma Willitec (Munchen). Modelele nu au avut nevoie de orientare speciala m scanner, orientarea m raport cu planul de ocluzie fiind suficienta(41).

Daca amprentele sunt concludente pentru reprezentarea ocluziei, datele pot fi introduse imediat m programul DentCAM si corelate cu datele analizatomlui Jaw Motion Analyser. Exista totusi posibilitatea de a completa reprezentarea amprentelor cu date ale modelului (Modul Maching: Complete'). in acest scop se recomanda a se observa numai suprafetele ocluzale ale amprentei virtuale, inlaturandu-se restul de informatii.

Datele despre mandibula si maxilar, astfel pregatite, au fost importate m soflul DentCAM 2.1 si cuplate cu cele ale analizatorului JMA. Cu softul DentCAM se pot genera trei module de vizualizare diferite: reprezentarea statica si dinamica a datelor in modul 3D Shading (. 16.43. stanga sus); reprezentarea esantionata in timp a punctelor statice si dinamice de contact de pe suprafetele de ocluzie (. 16.43. mijloc); reprezentarea oricaror sectiuni dm maxilarul superior sau inferior aflate m miscare (. 16.43 stanga sus).

Reprezentarea dinamica a ocluziei in modulele de vizualizare DentCAM se calculeaza dupa urmatorii pasi: pregatirea placutei de suport cu punctele de referinta pe care e fixata amprenta ocluziei habituale cu gips cu priza rapida -5 min; inregistrarea miscarilor mandibulei inclusiv montarea senzorilor si reprezentarea punctelor de referinta-l5 min; scanarea a doua modele: maxilar si mandibular si a impresiunilor dm cheia de ocluzie (mandibular si maxilar) -40 min (pentru o scanare in mod multiscan 8.5 min); prelucrarea imaginii (selectarea si completarea' impresiunilor)-l5/20 min; importarea secventelor de date m DentCAM 2.1-5 min. Contactele ocluzale dinamice marcate cu hartie de articulatie montate in articulator si contactele virtuale' din DentCAM arata o suprapunere a miscarilor de lateralitate cu ghidaj dentar. La miscarile laterale, s-au constatat 90 de contacte ocluzale dinamice pe articulator, fata de 92 de contacte dinamice gasite cu software-ul DentCAM (41).

. 16.44. Numarul si repartizarea contactelor ocluzale dinamice per dinte la dintii superiori

Corespondenta dintre ocluzia dinamica si cea virtuala indica exactitatea scannerului tridimensional cu privire la descrierea miscarilor si determinarea interferentelor ocluzale. Avantajul deosebit al articulatorului virtual consta mai ales m faptul ca raporturile ocluzale sunt reprezentate m timp pe suprafetele ocluzale (. 16.45.si 16.46.).

in DentCAM se poate vedea cum se prezinta detaliile reliefului pozitiv si negativ al dintelui si cum oclud dinamic m imagini pe sectiune. Cu ajutoml suprafetelor m ocluzie ale dintilor mandibulari si maxilari se pot realiza diferite planuri de sectiune pentru a evidentia relieful dintelui m ocluzie (. 16.47. si 16.48.).

ura 16.47. de scanare frontal in ura 16.48. corespondent fazei de

zona molara, corespunzand fazei initiale miscare din ura 16.45. in directia sagetii.

de miscare din ura 4, hiperbalans

in directia sagetii.

Daca inregistrarea miscarilor si suprafetelor ocluzale sunt digitalizate si corelate, se poate conecta o aparatura complexa digitala pomind de la aplicatii multimedia pana la tehnici CAD/CAM m vederea realizarii protezelor dentare direct pe acest sistem. Realitatea virtuala deschide noi perspective m stomatologie (41).

2. OBTINEREA UNUI MODEL VIRTUAL PRIN INTERMEDIUL UNEI AMPRENTE OPTO - ELECTRONICE

Sisteme CAD/CAM pentru model

Odata realizata amprentarea optica a campului protetic ( cap. 15), stomatologului sau tehnicianului ii este oferita posibilitatea de importare a datelor culese m programe de grafica avansata (tip CAD) ce au menirea de a realiza un model virtual pe baza informatiilor obtinute la amprentare (15). Modelul m sine poate fi vizualizat tridimensional si poate fi rotit pentru a fi studiat din diverse perspective. Primele programe CAD/CAM ofereau doar posibilitatea de reconstructie manuala a lucrarilor protetice (coroane, incmstatii etc); ultimele tipuri permit,, pe baza conexiunii cu o baza de date, accesarea unei palete largi de forme si culori ale dintilor (m cazul programelor dotate cu subprograme de simulare fiind posibila si studierea comportamentului coroanei' virtuale reconstituite' la diferite tipuri de solicitari). Astfel, m functie de rezultatele acestor simulari se vor realiza modificari ale designului initial al coroanei' pana la obtinerea unor profile corespunzatoare datelor oferite de campul protetic (45).

Din aceste baze de date se poate alege forma viitoarei coroane, contumrile individuale ale acesteia, tipul ariei de contact cu antagonistii, adancimea reliefurilor negative, fatetele de abrazie etc. Exista si posibilitatea adaptarii individuale (dincolo de oferta standard data de procesor) a modelelor coroanelor (puntilor etc.) in functie de situatia particulara a pacientului (45).

Utilizarea tehnicilor holografice

Holografia este procesul prin care informatia vizuala tridimensionala este inregistrata si stocata existand si posibilitatea revizualizarii acesteia. 0 holograma face trimiteri la o fotografie' bidimensionala care reda o imagine multidimensionala sub o anumita iluminare.

Spre deosebire de fotografii, o imagine holografica are insusirea de paralaxa', adica posibilitatea de a vedea oscena din mai multe unghmri.

. 16.49. Sisteme CAD/CAM pentru model

Trebuie amintita posibilitatea utilizarii hologramelor m stocarea conuratiilor spatiale ale formatiunilor ADM. inregistrarea acestora sub forma de fotografii este improprie, modelele de lucru fumizand informatii tridimensionale care nu pot fi redate de fotografia bidimensionala. 0 holograma poate inregistra informatiile amintite mai sus si poate fi utilizata si pentru masuratori directe. Pastrarea pentm timp indelungat a numeroaselor modele de studiu poate deveni costisitoare si incomoda, putand fi eliminata prin inregistrarea lor pe un film holografic. Vizualizarea lor se poate face utilizand un laser ieftin, de putere mica ca imagine virtuala' sau reala'. Prin mutarea hologramei (sau prin mutarea ecranului), zonele de interes se pot vizualiza si se pot face masuratorile de rigoare.

Reproducerea unui model de studiu tridimensional a fost prima aplicatie practica holografica realizata m stomatologie. Combinarea dintre metodele de amprentare opto-electronice si tehnicile holografice au eliminat multe dintre neajunsurile stomatologiei traditionale, fumizand informatii de o acuratete mult mai mare utilizatorului, conferind atributul de profesionalism activitatii sale. in prezent asemenea dispozitive sunt testate si utilizate doar m marile centre medicale si de cercetare dm SUA. Se asteapta ca tot mai multe din aplicatiile hologramelor sa patmnda si pe acest taram si sa devina conventionale intr-un viitor destul de apropiat.