Внимание! Статьяадресованаврачам-специалистам

Tatyana Manak, MD, Professor, Head of the 2nd Department of Therapeutic Dentistry of the Belarusian State Medical University, Minsk

Maria Haharyna, Post-graduate Student of the 2nd Department of Therapeutic Dentistry of the Belarusian State Medical University, Minsk

Application of a 3D facial model with improved internal structure in complex treatment of a patient with diseases of the frontal department of the dental arch

Резюме. Описаны результаты исследования эффективности применения метода получения трехмерной модели лица с улучшенной внутренней структурой в качестве этапа планирования комплексного лечения с целью нормализации эстетики и функции фронтальной группы зубов.

Ключевые слова: 3D-модель лица с улучшенной внутренней структурой, конусно-лучевая компьютерная томография, фотограмметрия, оптическое сканирование, программное обеспечение.

Современная стоматология. – 2020. – №4. – С. 31–37.

Summary. This article describes the results of a study of the effectiveness of the method of obtaining a three-dimensional model of a face with an improved internal structure as a planning stage for complex treatment in order to normalize the aesthetics and function of the frontal group of teeth.

Keywords: 3D model of the face with improved internal structure, cone beam computed tomography, photogrammetry, optical scanning, software.

Sovremennaya stomatologiya. – 2020. – N4. – P. 31–37.

Доподлинно известно, что не только характер и настроение человека влияет на его выражение лица. Есть и обратная зависимость. На первый взгляд может показаться странным, что выражение лица способно изменить наше настроение, но существуют научные доказательства в поддержку этого факта. В начале XX века французский физиолог Израэль Вейнбаум был убежден, что движения лицевых мышц активизируют гормональные механизмы в нашем мозгу. Он, соединяя с нейромедиаторами разные мышцы, участвующие в улыбке или отвечающие за выражение гнева, обнаружил, что улыбка оказывает положительное воздействие на выработку гормонов, в то время как другие выражения лица ее подавляют. Позже было доказано, что выражение лица играет решающую роль в формировании наших мыслей и чувств [1, 3].

Стоматологические заболевания широко распространены. Среди взрослого населения они составляют 95–96% (П.А. Леус, 2009; С.А. Наумович, В.Т. Шестаков, 2009; R. Hickel, J. Manhart, 2001). Уровень оказания стоматологической помощи населению остается актуальной и социально значимой проблемой, так как непосредственно связан с качеством жизни пациентов [2, 5].

Однако, современное развитие стоматологических технологий, появление инновационных композиционных, полимерных, керамических конструкционных материалов и сплавов требует более четких и конкретных показаний к их выбору, который не будет определяться факторами, прежде всего, субъективного характера: предпочтениями врача-стоматолога, влиянием фирм-производителей, материально-техническим оснащением, разнообразием клинических школ с разными теоретическими и научными взглядами (В.К. Леонтьев, 2002; R.D. Holt, 2002) [3].

Эстетические недостатки передних зубов верхней челюсти, обусловленные кариесом, сколами или частичными переломами, видимыми пломбами, цветовыми пятнами, аномалиями формы и позиции и т.п., зачастую заметно ограничивают социальную активность пациентов и ухудшают их положение в привычном социальном окружении. Если же речь идет об отсутствии переднего зуба, то ситуация еще более усугубляется (J. Manhart, Н. Schenk, 2014). Реставрация, подходящая для конкретного пациента, создается в тесных рамках между естественностью и эстетикой (А. Krubmann, 2015) [8].

Исходные положения эстетической стоматологии:

– достижение результатов лечения, максимально приближающихся к естественным параметрам зубного ряда;

– принцип сознательного сотрудничества пациента и стоматолога;

– принцип цветовой имитации;

– принцип воспроизведения естественных объемных параметров;

– принцип адгезивного препарирования;

– принцип минимализации последействий полимеризационной усадки.

Также принято выделять следующие группы принципов дизайна улыбки:

1) эстетика лица (рассматривает работу мышц лица во время разговора, улыбки, смеха, в состоянии покоя);

2) десневая эстетика (основное внимание уделяется здоровью и внешнему виду десен);

3) микроэстетика (включает в себя отражающую способность и цвет зуба);

4) макроэстетика (анализирует отношения и пропорции между передними зубами, особенности окружающих тканей и специфику лица).

Фотография играет важную роль в стоматологической практике. От качества съемки зависит грамотная диагностика, взаимопонимание между стоматологом и пациентом, а также стоматологом и зубным техником.

Для дентальных фотоснимков стоматолог может использовать современные цифровые фотоаппараты. Лучше всего зеркальные фотокамеры, они быстрее и легче в использовании. Для фотографирования в полости рта необходимо применять специальный режим – макросъемку.

Дентальная фотография используется для:

– документирования результатов лечения (состояния «до» и «после»);

– фиксирования необычных случаев в стоматологической практике;

– оформления врачебной категории;

– создания стоматологического портфолио;

– передачи информации зубному технику или врачу-стоматологу другой специализации;

– обучения и мотивации пациентов.

Профессиональная фотосъемка применяется во всех областях стоматологии – ортодонтии, ортопедии, хирургии, терапии, эстетической стоматологии.

Используются следующие виды фотосъемки:

1) лицевой;

2) портретный;

3) фронтальный;

4) фото верхней и нижней челюсти;

5) боковой (со стороны щеки).

Фотосъемка применяется для описания клинической ситуации полости рта пациента: цвета, размера зубов, состояния зубных рядов и т.д. Систематизация фотоснимков полости рта пациента помогает составить план лечения и вести поэтапную документацию.

Вспомогательными средствами для проведения фотосъемки являются внутриоральные зеркала – для снимков верхнего и нижнего зубных рядов необходимы окклюзионные внутриротовые зеркала, для создания боковых снимков – боковые внутриоральные зеркала.

Преимуществом деятельности врача-стоматолога является тот факт, что максимальная доля информации об объекте исследования изначально поступает через орган зрения, а затем интерпретируется в центральном анализаторе (И.К. Луцкая, 2014). Этот факт позволяет использовать любые возможные формы визуализации для передачи эстетической информации между врачом-стоматологом, пациентом и зубным техником (M. Fradeani, 2007). Наиболее удобными формами визуализации в стоматологии являются 2D (плоскостные) и 3D (объемные) модели [4].

В настоящее время в мире широко известна концепция Digital Smile Design (С. Coachman, 2007), позволяющая провести виртуальное моделирование улыбки пациента на фотографии. В этом случае создание 2D-модели будущей реставрации происходит в стандартных редакторах – Power point и Keynote. Цифровое планирование улыбки приобретает все большую популярность во всем мире, о чем говорит растущее количество обучающих курсов как для врачей, так и для зубных техников [6].

На данном этапе происходит планирование внешнего вида улыбки пациента после лечения, однако метод не позволяет учесть важные исходные параметры, такие как размер и расположение пульповой камеры зубов, нуждающихся в восстановлении [1, 7].

Существует также трехмерная (3D) графика – область информатики, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. 3D-моделирование будущей реставрации, как правило, проводится в специализированных редакторах после сканирования моделей челюстей пациента. Этот этап позволяет создать объемные модели протеза на уже подготовленных (препарированных) зубах пациента, однако не учитывает исходных параметров, что делает невозможным его применение для планирования будущих реставраций [9].

Таким образом, на данный момент нет метода, позволяющего врачу-стоматологу одновременно провести диагностику и тщательное планирование восстановления фронтальной группы зубов с учетом признаков лицевой эстетики, эстетики улыбки, а также с учетом внутреннего строения зубов, нуждающихся в восстановлении, с опорой на точные математические параметры, с визуализацией конечного результата лечения до начала стоматологического вмешательства.

В данной статье представлены результаты оценки эффективности планирования комплексного восстановления фронтальной группы зубов путем внедрения метода создания трехмерной модели лица с улучшенной его внутренней структурой.

Материалы и методы

В исследовании приняли участие 23 пациента, обратившихся с целью восстановления эстетики и функции зубов фронтальной группы. В исследование включали соматически здоровых людей в возрасте 18–55 лет (средний возраст – 27,5±2,4 года). Пациентам были поставлены следующие диагнозы: «Нарушение цвета твердых тканей зуба после прорезывания» (К03.7), «Кариес дентина» (К02.1), «Аномалии размера и формы зубов» (К00.02), «Аномалии положения зубов» (К07.3), «Оставшийся корень зуба» (К08.3), «Частичная адентия» (К00.00) IV класс по Кеннеди, «Повышенное стирание зубов» (К03.0).

Первым этапом проводилась оценка лицевой, десневой, а также микро- и макроэстетики каждого пациента. Для этого в фотостудии с использованием профессионального оборудования (студийные вспышки, софтбоксы, осветители постоянного света) на белом фоне фотоаппаратом Canon PowerShot A530 (3.2 MPix) было получено по 9 фотографий каждого респондента в следующих ракурсах: анфас, под углом 45°, в профиль. В каждом из этих ракурсов делались фотографии в положении физиологического покоя, с естественной улыбкой и при максимальной улыбке (рис. 1). Также были получены оттиски, по которым отлиты гипсовые модели респондентов из супергипса для проведения соответствующих измерений и сравнения их с измерениями на фотографиях.

На полученных снимках каждого из респондентов в программе Power Point (можно использовать Keynote) были проведены следующие вычисления (предложены Мауро Фрадеани [5] и Галипом Гюрелем [2]) (рис. 2, 3).

Срединная линия – воображаемая линия, проходящая через основание носа (nasion), подносовую точку (subnasale), межрезцовую точку и подбородок (pogonion).

Симметрия. В идеальном случае линия симметрии улыбки совпадает со срединной лицевой линией. То есть зуб на одной стороне выглядит как зеркальное отражение того же зуба на другой стороне.

Линии зрачков, бровей, губ, режущих краев и десневых контуров центральных резцов должны быть параллельны.

Трети лица. Лицо условно делится на 3 части: верхнюю (от линии роста волос до линии бровей), среднюю (от линии бровей до линии, проведенной через подносовую точку), нижнюю (от линии, проведенной через подносовую точку, до линии подбородка). В идеале все 3 части по ширине совпадают.

Профиль лица. Оценивается с помощью измерения угла, образованного тремя соединенными между собой ориентирами: надпереносье, подносовая точка (subnasale), кончик подбородка (softtissuepogonion). Линии, соединяющие эти точки, в норме образуют угол примерно 170°. В соответствии с этим выделяют нормальный, вогнутый (угол значительно меньше 170°) и выпуклый (угол больше 180°) профили.

Расстояние от линии Е. Линия Е – прямая, соединяющая кончики носа и подбородка. В норме верхняя губа располагается примерно на 4 мм, а нижняя – на 2 мм кзади от линии Е.

Носогубный угол. Образуется при пересечении в подносовой точке (subnasale) двух линий, одна из которых перпендикулярна основанию носа, а другая – наружному краю верхней губы. При нормальном профиле носогубный угол составляет примерно 90–95° у мужчин и 100–105° у женщин.

Форма десневого контура. Между вершинами десневых сосочков рядом стоящих зубов передней группы каждого квадранта в норме формируется треугольный участок с вершиной, направленной вниз. Это так называемый фестончатый контур. Существует еще 2 разновидности формы десневого контура: прямой (вместо треугольника формируется прямая) и обратный (треугольник с вершиной, направленной вверх).

Ось зуба. Наклон передних зубов в норме постепенно увеличивается в дистальном направлении. Оси центральных резцов обычно слегка наклонены дистально относительно вертикальной срединной линии. Боковые резцы в сравнении с центральными имеют более выраженный дистальный наклон. Анфас коронки клыков наклонен еще сильнее.

Промежутки между режущими краями. В норме по мере удаления от срединной линии промежутки между режущими краями увеличиваются. Так, между режущими краями центральных резцов имеется самый маленький промежуток с самым острым углом, между режущими краями центрального и бокового резцов промежуток шире и угол больше. Самые большие промежутки находятся между режущими краями боковых резцов и клыков. Форма этих треугольников зависит от разных факторов, в том числе и от пола пациента.

Соотношение ширины передних зубов. В идеале ширина центрального, бокового резцов и клыка относится как 1,6:1:0,6. Этот показатель следует использовать только в качестве ориентира, так как абсолютно симметричной и пропорциональной улыбки не существует.

Пропорции центрального резца. Наиболее эстетичным является соотношение ширины коронки верхнего центрального резца к его высоте примерно 75–80%. Если ширина составляет 85% высоты, это придает зубу квадратный вид, а если 65%, то коронка кажется слишком длинной.

Планирование восстановления фронтальной группы зубов каждого пациента проводилось в соответствии с инструкцией по применению №169-1219 от 26.12.2019 г. «Метод получения трехмерной модели лица с улучшенной внутренней структурой» (Т.Н. Манак, М.И. Гагарина) (схема).

 

Оценка клинической эффективности метода проводилась в сравнении с общепринятыми методами моделирования при планировании эстетической реставрации фронтальной группы зубов, такими как восковое моделирование и цифровое моделирование в программе Exocad по следующим параметрам: время, затраченное зубным техником на моделирование из воска 1 единицы реставрации; возможность оценки эстетики будущей реставрации относительно лицевой эстетики пациента; возможность планирования расположения будущей реставрации с учетом внутреннего строения зуба.

Клинический случай

Пациент Е., 32 года, жалобы на наличие диастемы между зубами 1.1, 2.1, изменение цвета зубов 1.2, 2.1, 2.2, нарушение формы 1.1, 2.1 (рис. 4).

Объективно: зубы 1.2, 2.2 ранее лечены эндодонтически, изменены в цвете в пришеечной области, на дистально-аппроксимальных, небных и вестибулярных поверхностях определяются пломбы; зуб 2.1 витальный, на дистально-аппроксимальной поверхности определяется пломба с нарушением краевого прилегания; диастема между 1.1–2.1 1.1 мм.

Диагноз: Нарушение цвета твердых тканей зуба после прорезывания 1.2, 2.2 (К03.7), Кариес дентина 2.1 (К02.1), Аномалии размера и формы зубов 1.1, 2.1 (К00.02), Аномалии положения зубов 1.1, 2.1 (К07.3).

На первом этапе проводилась конусно-лучевая компьютерная томография (КЛКТ) челюстей пациента общепринятыми методами на высоких настройках конусно-лучевого компьютерного томографа с разобщением прикуса на 4–5 мм и ретракцией мягких тканей (рис. 5).

Вторым этапом являлось проведение фотограмметрии (рис. 6). Были получены 3 серии фотографий лица пациента в необходимых проекциях, проведен экспорт полученных фотографий в формате .jpg в программный пакет Autodesk 123D Catch, где все данные «сшивались», и на выходе получалась трехмерная модель лица пациента.

Третий этап представлял собой получение трехмерной модели челюстей пациента (рис. 7). Для этого были получены оттиски челюстей пациента, отлиты гипсовые модели, которые в дальнейшем сканировались лабораторным оптическим сканером по общепринятой методике.

Четвертым, завершающим этапом создания трехмерной модели лица пациента с улучшенной внутренней структурой являлся экспорт dicom-файлов (конусно-лучевая компьютерная томограмма лица пациента, трехмерная модель лица и трехмерные модели челюстей) в программное обеспечение 3D Slicer, их пространственное совмещение и получение полноценной цифровой модели лица пациента с возможностью работы во всех срезах и точного планирования восстановления морфологии зубов с учетом выбранных эстетических и математических параметров.

Варианты восстановления были предложены и обсуждены с пациентом. Конечная модель выбранного варианта лечения была визуализирована путем создания трехмерной модели верхней челюсти пациента Е. с помощью печати на 3D-принтере (рис. 8).

Была проведена предварительная подготовка пациента, в которую входило проведение профессиональной гигиены полости рта, лечение кариеса дентина 2.1, укрепление 1.2, 2.2 стекловолоконными штифтами и восстановление культевых частей с применением композиционных материалов.

Далее с помощью силиконового ключа по общепринятой методике из самотвердеющей пластмассы во рту пациента был создан Mock-up (рис. 9), которым пациенту предлагалось пользоваться в течение 7 дней для выявления нюансов, требующих коррекции перед окончательным восстановлением.

После коррекции всех выявленных с помощью применения временных конструкций недостатков было проведено восстановление фронтальной группы зубов постоянными конструкциями (установлены цельнокерамические виниры 1.1, 2.1 и цельнокерамические коронки 1.2, 2.2) (рис. 10).

Результаты и обсуждение

В результате сравнительного анализа применяемых методов планирования восстановления фронтальной группы зубов выявлены следующие особенности: метод получения 3D-модели лица с улучшенной внутренней структурой является единственным методом, позволяющим оценить эстетику будущей реставрации относительно лицевой эстетики с возможностью планирования расположения будущей реставрации с учетом внутреннего строения зуба, при этом время, затраченное на создание и работу с трехмерной моделью лица с улучшенной внутренней структурой, сопоставимо с временем, затраченным при работе с программой Exocad, и в 2 раза меньше времени, затраченного на ручное восковое моделирование.

Простота выполнения данного метода определяет возможность его широкого внедрения в клиническую практику врачей-стоматологов во всех учреждениях здравоохранения, оказывающих стоматологическую помощь. Также предложенный метод получения трехмерной модели лица с улучшенной его внутренней структурой позволяет в короткие сроки создать базовую трехмерную модель, необходимую для качественного планирования этапов эстетической реставрации фронтальной группы зубов, что, в свою очередь, приводит к уменьшению количества и продолжительности посещений пациентом учреждения здравоохранения, сокращению сроков изготовления реставраций, сокращению расходов на моделировочные материалы (воск), а также позволяет снизить количество осложнений во время лечения. Используемые при проведении метода компьютерные программы являются бесплатными и доступными для установки. Метод получения трехмерной модели лица с улучшенной его внутренней структурой не является экономически затратным и может быть применен на практике в учреждениях здравоохранения областного и республиканского уровня.

Заключение

Метод получения трехмерной модели лица с улучшенной внутренней структурой позволяет провести качественную диагностику пациента, выявить необходимость в проведении комплексного лечения пациента с предварительной ортодонтической и/или хирургической подготовкой, позволяет визуализировать планируемый результат лечения, что значительно облегчает процесс обмена информацией между врачом-стоматологом, пациентом, зубным техником и врачами-стоматологами других специализаций (при необходимости).

Метод показал высокую клиническую и медико-социальную эффективность, помимо этого, не является экономически затратным. Предложенный метод может быть применен на практике в учреждениях здравоохранения областного и республиканского уровня.

ЛИТЕРАТУРА

1. Болдырев Ю.А., Мандра Ю.В. Социальная значимость эстетико-функциональной реставрации зубов прямым и непрямым способами // Проблемы стоматологии. – 2017. – №4. – С.3–8.

2. Гюрель Г. Керамические виниры. Искусство и наука // Азбука. – 2007. – Т.1. – С.61–88.

3. Максюков С.Ю., Лемешко М.К. Сравнительный анализ эффективности непрямых реставраций зубов фронтальной группы // Российский стоматологический журнал. – 2017. – №1. – С.26–29.

4. Манак Т.Н., Ермаркевич М.И. Цифровой дизайн в планировании эстетического протезирования фронтальной группы зубов // Современная стоматология. – 2016. – №3. – С.63–65.

5. Наумович С.С., Разоренов А.Н. CAD/CAM-системы в стоматологии: современное состояние и перспективы развития // Современная стоматология. – 2016. – №4. – С.2–5.

6. Фрадеани М. Анализ эстетики // Азбука. – 2007. – Т.1. – С.24–42.

7. Юдина Н.А., Медведская Д.К. Применение цифрового дизайна улыбки (DSD) на стоматологическом приеме // Стоматологический журнал. – 2020. – №3. – С.162–166.

8. Favero R., Volpato A., De Francesco M. Accuracy of 3D digital modeling of dental arches // Dental Press Journal of Orthodontics. – 2019. – N1. – Р.1–7.

9. Kessler A., Hickel R., Reymus M. 3D Printing in Dentistry – State of the Art // Oper. Dent. – 2020. – N1. – P.30–40.

10. Oberoi G., Nitsch S., Edelmayer M. 3D Printin – Encompassing the Facets of Dentistry // Front Bioeng Biotechnol. – 2018. – N6. – P.172.

 

REFERENCES

1. Boldyrev Yu.A., Mandra Yu.V. Sotsial’naya znachimost’ estetiko-funktsional’noy restavratsii zubov pryamym i nepryamym sposobami [Social significance of aesthetic and functional restoration of teeth by direct and indirect methods]. Problemy stomatologii, 2017, no.4, pp.3–8. (in Russian)

2. Gyurel’ G. Keramicheskiye viniry. Iskusstvo i nauka [Ceramic veneers. Art and Science]. Azbuka, 2007, vol.1, pp.61–88. (in Russian)

3. Maksyukov S.YU., Lemeshko M.K. Sravnitel’nyy analiz effektivnosti nepryamykh restavratsiy zubov frontal’noy gruppy [Comparative analysis of the effectiveness of indirect dental restorations of the frontal group]. Rossiyskiy stomatologicheskiy zhurnal, 2017, no.1, pp.26–29. (in Russian)

4. Manak T.N., Yermarkevich M.I. Tsifrovoy dizayn v planirovanii esteticheskogo protezirovaniya frontal’noy gruppy zubov [Digital design in planning aesthetic prosthetics of the anterior group of teeth]. Sovremennaya stomatologiya, 2016, no.3, pp.63–65. (in Russian)

5. Naumovich S.S., Razorenov A.N. CAD/CAM-sistemy v stomatologii: sovremennoye sostoyaniye i perspektivy razvitiya [CAD/CAM systems in dentistry: current state and development prospects]. Sovremennaya stomatologiya, 2016, no.4, pp.2–5. (in Russian)

6. Fradeani M. Analiz estetiki [Analysis of aesthetics]. Azbuka, 2007, vol.1, pp.24–42. (in Russian)

7. Yudina N.A., Medvedskaya D.K. Primeneniye tsifrovogo dizayna ulybki (DSD) na stomatologicheskom priyeme [The use of digital smile design (DSD) at the dental appointment]. Stomatologicheskiy zhurnal, 2020, vol. 3, pp.162–166. (in Russian)

8. Favero R., Volpato A., De Francesco M. Accuracy of 3D digital modeling of dental arches. Dental Press Journal of Orthodontics, 2019, no.1, pp.1–7.

9. Kessler A., Hickel R., Reymus M. 3D Printing in Dentistry – State of the Art. Oper Dent, 2020, no.1, pp.30–40.

10. Oberoi G., Nitsch S., Edelmayer M. 3D Printin – Encompassing the Facets of Dentistry. Front Bioeng Biotechnol, 2018, no.6, p.172.

 

Конфликт интересов

Согласно заявлению авторов, конфликт интересов отсутствует.

 

Современная стоматология. – 2020. – №4. – С .31-37.

Внимание! Статья адресована врачам-специалистам. Перепечатка данной статьи или её фрагментов в Интернете без гиперссылки на первоисточник рассматривается как нарушение авторских прав.