Современное состояние и применение 3D-сканеров в стоматологии

Стоматологические лаборатории стремительно внедряют цифровые форматы и процессы, включая 3D-сканер, CAD и различные технологии аддитивного производства. 3D-сканер фиксирует данные уникальной анатомии пациента и преобразует в 3D-цифровой файл CAD. Этот файл легко редактируется/печатается с помощью технологий функционального аддитивного производства.

Это улучшает уровень общения между стоматологом и пациентом. 3D-модель, отсканированная по этой технологии, может помочь специалисту проконсультировать пациента. В стоматологии 3D-сканер захватывает данные, проецируя источник света на объект, такой как зубы, зубные дуги и тела сканирования имплантатов.

Ранее стоматологу требовалась четкая и понятная картина во время операции для индивидуального лечения. 3D-сканеры быстрее и удобнее, они захватывают несколько изображений и объединяются в единую цифровую 3D-модель.

Аппарат этих технологий имеет структурированную подсветку и представляет собой объект в цифровом формате 3D. Он состоит из источника света и камеры. Свет проецируется на поверхность объекта, и камера фиксирует данные. Точность отсканированного объекта зависит от разрешения камеры.

3D-сканеры – это автоматические устройства для 3D-сбора данных, которые эффективно создают цифровую 3D-модель из реальных 3D-объектов за меньшее время. Он имеет высокую точность, приемлемую стоимость, прост в использовании для получения цветных данных. В текущем сценарии технология 3D-сканирования развивается во многих областях, в том числе в образовании, медицине, дизайне, что помогает создавать мастер-модель для изготовления прототипа. При проектировании, изготовлении и контроле деталей он играет первостепенную роль для сложных поверхностей. Для обратного проектирования и проверки 3D-сканер является полезным инструментом, так как он требует меньше времени для сбора оцифрованных данных о поверхности.

Существует много недостатков традиционного метода измерения, таких как ограничение объекта измерения по размеру, более хлопотный, трудоемкий и времязатратный процесс. Однако технологии трехмерного сканирования могут сканировать сложные объекты с такими преимуществами, как безопасность, высокая скорость и точность, особенно экономия времени и средств. В области медицины применение 3D-сканирования также широко используется для визуализации и реконструкции частей человеческого тела, таких как ортопедические протезы.

Необходимость в исследовании

В стоматологии настройка необходима, потому что анатомические данные всех людей не одинаковы. Нам необходимо определить различные технологии сканирования и создать 3D-модель физического зуба, используя 3D-сканирование. Данная статья показывает состояние исследований, проведенных с помощью 3D-сканирования, и вклад их применения в стоматологию. Необходимо провести исследование для определения того, как 3D-сканирование помогает выполнять различные требования, используя технологии аддитивного производства за меньшее время и с меньшими затратами.

Вопросы исследования

В этой статье рассматриваются следующие вопросы исследования:

  1. Изучить различные типы технологий сканирования с кратким описанием и первичными ссылками.
  2. Определить соответствующие исследовательские статьи о приложениях 3D сканирования в стоматологии с помощью Scopus и изучить с помощью библиометрического анализа.
  3. Определить и обсудить шаги, используемые для создания 3D зубного имплантата с использованием техники 3D-сканирования.
  4. Идентифицировать основные приложения 3D-сканирования в стоматологии с кратким описанием и первичными ссылками.

Типы сканирования

Разрабатываются различные технологии, используемые для получения данных об объекте, теле пациента, инструментах или моделях. В таблице 1 обсуждаются различные технологии, используемые для сканирования моделей.

Все эти технологии сканирования имеют различное применение в промышленности, медицине и стоматологии. 3D-сканирование дает точное измерение рта, зубов и челюсти для лучшего понимания перед операцией. Инновации являются важным требованием во всех областях, проводимых исследованиями, и эта технология также успешно используется для реконструктивной хирургии, такой как зубные имплантаты.

Преимущества 3D сканирования в стоматологии

3D-сканирование имеет различные преимущества в стоматологии. Он эффективно проектирует коронку, имплантаты и мостовидные протезы за меньшее время и деньги. Различные преимущества 3D-сканирования в стоматологии заключаются в следующем:

  • быстрое производство с индивидуальным дизайном;
  • комфорт для пациента;
  • время и эффективность затрат;
  • сниженный риск;
  • эффективное планирование процедуры и упрощенная процедура снятия оттиска;
  • лучшее общение стоматолога и пациента;
  • улучшенное обучение специалистов;
  • просмотр анатомии зубов с разных точек зрения;
  • увеличенный показатель успешности лечения.

Состояние исследований по 3D сканированию в стоматологии

База данных Scopus используется для идентификации исследовательских статей в области приложения 3D-сканирования, которые ищут ключевые слова как «3D-сканирование», «Стоматология»; здесь мы определили 18 статей, опубликованных в этой области до июня 2018 года.

Первая исследовательская статья по 3D-сканированию в стоматологии была опубликована в 2006 году. В 2007, 2008, 2009, 2010, 2011 годах было опубликовано по одной статье, в 2013 году в этой области не было опубликовано ни одной статьи. В 2014 и 2015 годах две статьи публиковались каждый год. В 2016 году была опубликована одна и в 2017 году пять статей. На удивление в 2018 году, до середины июня в этой области не было опубликовано ни одной статьи.

Постоянно растет количество статей, связанных с 3D сканированием в стоматологии. На рис. 1 показаны подробности работ, опубликованных в разных журналах по 3D-сканированию в стоматологии; это также показывает лучшие пять журналов в этой области.

  • Forensic Science International;
  • Journal of Forensic Sciences;
  • Operative Dentistry;
  • British Dental Journal;
  • European Journal of Dentistry.

Таблица 1. Виды сканирования с кратким описанием.

Тип сканирования Описание Референсы
Механическое сканирование

Контактный сканер измерительных рычагов и координатно-измерительных машин (CMM), также известный как механические сканеры;

Получение информации через выбранные точки, а не по всей поверхности.

Кремер, 2001; Гриффа, 2008
X-ray Используется для получения изображения мягких тканей, таких как органы, кожа, которая не может поглощать высокоэнергетические лучи, и пропускать через них лучи;

Получение статуса плотных материалов, таких как кости, которые поглощают излучение с помощью рентгеновских лучей;

Как и камера, рентгеновские снимки также проявляются на рентгеновских пленках в зависимости от зоны воздействия;

Используется стоматологами для диагностики и для широкого спектра лечения.

Латос и Яночки, 2011; Богу, 2010
Оптическое сканирование

Этот метод сканирования работает по фотографическому принципу;

Объект сканируется под несколькими углами/позициями и впоследствии объединяет все сканы, создавая оцифрованное трехмерное изображение.

Рокикки и соавт, 2016; Войцеховский и Сушинский, 2017
КТ-сканирование

КТ посылает рентгеновский луч на тело, которое движется по дуге, и делает много снимков;

КТ позволяет увидеть ткани/твердые органы с разным уровнем плотности;

Предоставляет подробную информацию о теле человека.

Килинг-Робертс 2002; Ценг и соавт, 2008
Лазерное сканирование

Работа лазерного сканирования основана на принципе триангуляции;

Свет отражается от объекта, который захватывает данные;

Угол удара и положение объекта требуется соответствующим образом во время сканирования.

Момин и соавт., 2012; Ханипа и соавт., 2018
Ультразвуковое сканирование

Ультразвук производит изображение тела с помощью звуковых волн;

Помогает в диагностике причин отека, боли и инфекций во внутренних органах;

Также, помогите в диагностике сердечных заболеваний, проведении биопсии и оценке повреждений после сердечного приступа;

Эта технология сканирования неинвазивна, безопасна и не использует ионизирующее излучение.

Ваези и соавт., 2012; Торрес и соавт., 2015
МРТ сканирование

Использует мощное магнитное поле и радиочастотные импульсы для получения детальной картины кости, мягких тканей, органов и другой внутренней структуры тела;

Эта технология сканирования также дифференцирует нормальные и аномальные ткани;

Помогает получить точный диагноз

 Тишлер и соавт., 2009; Рауш и соавт., 2003

Рис. 1. Трехмерное сканирование в стоматологии: Пять лучших журналов (Источник: Scopus).

На рис. 2 показаны области исследования 3D-сканирования в стоматологии. Он отмечает, что в медицинской области было опубликовано 24% документов 3D-сканирования. Область стоматологии – 17%, биохимия, генетика и молекулярная биология – 14%, инженерия – 10%, информатика – 7%, материаловедение – 7%, физика и астрономия – 7%. Также вносят 14% в эту область сельскохозяйственные и биологические науки, экологию, иммунологию и микробиологию, математику.

Рис. 2. 3D сканирование в стоматологии: вклад в области (Источник: Scopus).

На основании данных Scopus проанализировано, что в этой области сделано меньше работы, но применение 3D-сканирования в стоматологии расширяется.

Шаги для создания 3D зубного имплантата с использованием техники 3D-сканирования

3D цифровая модель предоставляет полную и более качественную информацию стоматологу и хирургу. Эта трехмерная отсканированная модель легко печатается с помощью технологий аддитивного производства. В таблице 2 обсуждаются различные этапы, используемые для одновременного создания 3D-модели. Во время сканирования необходимо учитывать некоторые параметры, такие как температура, влажность и освещение. Также необходимо выполнить проверку/калибровку 3D-сканера перед измерением или группой анализа.


Таблица 2. Этапы создания 3D зубного имплантата с использованием техники 3D-сканирования.

Шаг Описание Референсы
Физическая модель для сканирования

Разработка физической модели, такой как зубы, челюсть и связанные части;

Создание эталонной модели и сравнение с другой моделью, полученной с помощью других процессов CAD/сканирования.

Хаджир и соавт., 2004; Логоццо и соавт., 2014
3D-сканирование

Стоматологическая модель нуждается в сканировании во всех направлениях, таких как спереди, сзади и сбоку, с различными наборами входных параметров;

3D-сканер создает итоговые данные точек путем сборки различных сканов.

Сакорнвимон и Ливайлож, 2017; Лондоно и соавт., 2015
Экспорт данных

Экспорт необработанных данных в несколько типов форматов файлов, таких как форматы STEP, IGES и STL;

В основном формат STL экспортируется из-за универсальности его использования.

Джавид и Халим, 2017; Асквит и Макинтайр, 2012
Изменение данных

На этом этапе данные могут быть изменены и отредактированы;

Данные модифицируются с помощью другого программного обеспечения для проектирования; вносятся изменения в соответствии с требованиями пациента

Джавид и Халим, 2018; Дель Корсо и соавт., 2009
3D печать

После изменения данных трехмерный твердый объект изготавливается из файла путем добавления материалов слой за слоем;

Это надежный метод для реконструкции точной стоматологической модели с экономической эффективностью по сравнению с другими традиционными методами.

Джавид и соавт., 2015; Кумар и соавт., 2015; Халим и соавт., 2016
Постобработка и проверка

Необходимо перейти к последующей обработке напечатанной модели из-за низкой прочности и чистоты поверхности;

Инспекция также является важным шагом до фактической реализации;

Модель, напечатанная по технологии 3D-печати, должна соответствовать требуемому качеству и прочности при определенных условиях.

 Ли и соавт., 2014; Кумар и соавт., 2016; М. Явид и соавт.

 

Основные применения 3D-сканирования в стоматологии

Стоматологу по разным причинам требуется цифровая копия зубного ряда пациента. Теперь доступны 3D-сканеры для создания цифровых моделей. Это автоматизированный процесс, который проводит сканирование всего рта пациента за несколько минут. В стоматологии трехмерное сканирование является важным инструментом, поскольку необходимо быстро создать гипсовую модель рта или зубов пациента и использовать эту модель для планирования лечения, диагностики и изготовления протезов. Используя технику трехмерного сканирования, стоматолог воссоздает наиболее подходящую модель зубов, силиконового челюстно-лицевого протеза и керамических коронок. Это дало лучшую точность и использовалось в различных приложениях в стоматологии.

Приложение 3D-сканирования помогает стоматологу и хирургу проектировать и разрабатывать любые имплантаты и зубные устройства. В стоматологии он улучшает результаты лечения пациентов и используется для предоперационного планирования, обучения, индивидуального проектирования и делает надежные операции. Это обеспечивает лучшее понимание между хирургом и пациентом.

Обсуждение

3D-сканирование – это инновационная технология для индивидуального проектирования дентальных имплантатов и других стоматологических инструментов с использованием различных типов программного обеспечения. Оно эффективно проектирует/реконструирует любые зубные коронки, мосты, ортодонтические скобы и другие устройства и инструменты в соответствии с требованиями пациента. Принцип работы 3D-сканирующего устройства аналогичен принципу камеры: несколько изображений объединяются в цифровую трехмерную модель. Эта технология играет важную роль в исследованиях и разработке стоматологических имплантатов и инструментов.

Обновление в любой модели стоматологии, инструменты и оборудование являются многообещающими согласно требованию специалиста. Это быстрое сканирование и последующее моделирование CAD, совместимость с программным анализом и интеграция в печатную машину. Технологии 3D-сканирования легко помогают воссоздать зубы пациентов, челюсти и другие зубные устройства, точно такие же, как оригинал. Хирург может обновить инструменты и имплантаты в любое время в цифровом файле. Это сокращает время обработки данных и обеспечивает лучшее планирование перед операцией для сложной процедуры. Это дает эффективный дизайн для всех предметов гигиены полости рта в соответствии с формой и размером человеческого рта. Отсканированная модель используется для обучения студентов-медиков, чтобы лучше продемонстрировать внутреннюю и внешнюю анатомию.

Будущее 3D-сканирования

Технология уже используется в различных областях техники, медицины и стоматологии для получения точной модели продукта/медицинской модели. Можно создать высокоточную трехмерную цифровую модель зубов пациента и рта, что очень полезно для планирования лечения. В будущем это создаст почву для развития в цифровой стоматологии и станет более распространенным в этой области. Технология дает точный результат и удобна для пациентов по сравнению с другими технологиями сканирования.

3D-сканирование эффективно используется для клинических исследований и клинико-патологической корреляции, которая может хорошо сочетаться с голографической и виртуальной технологией. Исследователь и стоматолог будут применять эту технологию для изучения анатомии пациента, его реинжиниринга и исследовательских целей. Эта бесконтактная технология измеряет структуру человека и обеспечивает лучшую подготовку для медицинского образования.

Таблица 3. Применение 3D-сканирования в стоматологии

Применение Описание
Помощь в создании зубов, зубных протезов, мостов и различных имплантатов

3D сканеры используются для идеального создания стоматологических устройств;

Генерация точных цифровых данных и воссоздание зубов;

Информация доступна в цифровом виде и может быть обновлена в любое время;

Помощь в создании полного набора протезов, который соответствует оригиналу.

Хирургическое планирование

3D цифровая стоматологическая модель обеспечивает лучшее планирование перед операцией, что сокращает затраты времени на операции и сокращает риски;

Хирург может предсказать проблему и лучше понять сложную процедуру.

Инновации в стоматологии

Эта технология создает инновации в имплантатах, устройствах, изделиях, зубах, приборах и решает различные проблемы в стоматологии;

Это помогает обеспечить наилучшее продвижение в стоматологии для выполнения различных требований.

Хранение данных пациента (снизить стоимость хранения)

Старая часть хранится в цифровом формате и может быть быстро извлечена для производства стоматологического изделия, форм, инструментов, как и когда это необходимо;

Это точный и быстрый способ обновления функций старых деталей и инструментов стоматологии;

Это делает стоматологическую практику инновационной и современной.

Обновление инструментов и оборудования

В стоматологии одной из целей этой технологии является разработка и модернизация инструментов и типов оборудования;

Он легко модернизирует и модифицирует различные инструменты для зубных имплантатов и стоматологии.

Восстановить старую деталь или устройства (если данные CAD недоступны)

Помощь в изготовлении правильных зубов с правильным выравниванием на ранней стадии;

Отсканированная модель показывает требование различных исправлений;

Стоматолог может сделать инновационные улучшения в различных устройствах, что лучше для пациента.

Исследование и разработка имплантата

3D-сканер может легко провести сканирование ископаемых зубов или нижних челюстей, чтобы создать базу данных исследований антропологов и археологов;

3D-сканер и программное обеспечение для проектирования легко модернизируют стоматологические имплантаты и другие инструменты в соответствии с требованиями, что полезно в исследованиях и разработках.

Проектирование предметов ухода за полостью рта

Проектирование выполняется быстро для предметов ухода за полостью рта, таких как зубные щетки, устройства для чистки зубов, в зависимости от количества зубов и формы рта человека;

Выполняет требования массовой настройки и удовлетворительно работает;

Позволяет экономить время и средства.

Обучение и практика

Технология 3D сканирования обеспечивает лучшую демонстрацию внутренней и внешней структуры анатомии человека, чем 2D изображения;

Лучшая иллюстрация для студентов в целях обучения;

Цветные 3D цифровые модели для обучения, а также в исследовательских целях для медицинского/стоматологического образования;

Лучшее понимание хирургической процедуры и проблемы.

Заключение

3D-сканирование широко применяется в стоматологии, где возможно проектирование персонализированных моделей, направляющих для сверления зубных имплантатов. Он имеет обширные области применения, такие как промышленность, оборона, авиакосмическая отрасль, искусство, медицина для повышения индивидуальности и быстрого производства.

В настоящее время он имеет различные применения в области стоматологии в повседневной жизни. Исследования постоянно растут, что приводит к инновационным решениям в стоматологии. 3D-сканирование имеет большой потенциал для проектирования и разработки инструментов для стоматологов и хирургов. В ближайшие годы эта технология принесет больше стоматологических продуктов для зуботехнической лаборатории.

Стоматолог может воспользоваться преимуществами этой технологии для дизайна и помочь в замене зубов, коронок, брекетов, зубных протезов, виниров. Это дает лучшее понимание сложной патологии и анатомии пациентов и подходит для хирургического обучения. Стоматолог может превратить новую идею в реальность и сэкономить много времени. Используя эту технологию, появляется возможность улучшить качество жизни пациента и эффективно решить множество проблем в стоматологии.

Насколько полезна была эта статья?
5.0
Средняя оценка
3 голосов

Мнения специалистов + ПОДЕЛИТЬСЯ СВОИМ МНЕНИЕМ
ПОДЕЛИТЬСЯ СВОИМ МНЕНИЕМ

Комментарии 0