Pomiar ruchu zębów tylnych szczęki: ocena modelu z wykorzystaniem nałożenia podniebienia i zębów
23 lutego 2024
Ten manuskrypt przedstawia obszerny protokół do oceny trójwymiarowego (3D) ruchu zębów bocznych szczęki z przezroczystymi nakładkami za pomocą nakładania modelu cyfrowego, nieocenionego narzędzia w ortodoncji i ortopedii zębowo-twarzowej.
Ocena ruchu zębów jest ważna przy ocenie wyników leczenia ortodontycznego. Będziemy demonstrować metodę oceny trójwymiarowego ruchu zębów bocznych szczęki po ich leczeniu przezroczystymi nakładkami. Protokół ten oferuje kombinację kilku narzędzi programowych, a także bruzd podniebienny i uzębienie jako stabilne odniesienia.
Ta kombinacja pozwala na nakładanie i segmentację poszczególnych zębów w celu analizy ich ruchów i orientacji. Protokół ten demonstruje nowatorską metodę analizy różnic między modelami predykcyjnymi oprogramowania a rzeczywistymi wynikami leczenia. Dzięki zrozumieniu skuteczności i dokładności leczenia przewidywanego przez oprogramowanie, klinicyści będą mieli lepszą ocenę czasu podczas planowania ruchu zębów.
Aby rozpocząć, uruchom oprogramowanie CloudCompare na komputerze. Wybierz cyfrowy model szczęki po leczeniu i kliknij ikonę obracania translacji. Przeciągnij model tak, aby znajdowały się obok siebie, a następnie kliknij zielony znacznik wyboru.
Wybierz cyfrowy model obróbki wstępnej i kliknij ikonę segmentu. Wybierz cztery punkty na bruzdie podniebiennej i kliknij prawym przyciskiem myszy, aby odznaczyć. Następnie kliknij segment w i naciśnij zielony znacznik wyboru.
Ukryj pozostały model posttreat i pretreat model pozostałe modele. Następnie wybierz część modelu posttreat i pretreat model part models. Naciśnij ikonę zgrubnego wyrównania rejestracji i umieść co najmniej trzy punkty orientacyjne po każdej stronie linii środkowej dla obu palet.
Kliknij przycisk Wyrównaj, a następnie zielony znacznik wyboru, aby potwierdzić położenie punktu orientacyjnego. Następnie odkryj siatki dla obu modeli. Następnie skopiuj nieuformowany model posttreat pozostały model.
Kliknij Edytuj, a następnie Zastosuj transformację i wklej macierz transformacji. Ukryj pozostałe modele z kropkami i wybierz zarówno część modelu z obróbką końcową, jak i model części modelu z obróbką wstępną. Teraz naciśnij ikonę wyrównania z dokładnym pasowaniem i wybierz model części wstępnie traktowanej jako odniesienie, a następnie kliknij przycisk OK. Odkryj siatki dla obu modeli, a następnie przesuń nieprzekształcony post potraktuj pozostały model tak, jak zrobiono to wcześniej.
Kliknij Edytuj i zastosuj transformację i wklej macierz transformacji. Aby rozpocząć, uruchom oprogramowanie Rhinoceros w systemie komputerowym. Po zaimportowaniu odpowiednich plików STL wybierz symulowane dziąsło i naciśnij Delete, aby je usunąć.
Kliknij Narzędzia siatki i wybierz Płaszczyzna siatki. Narysuj płaszczyznę wokół zębów i przesuń ją do okluzyjnej 1/3 koron zębów. Kliknij dwukrotnie prawy przycisk, aby rozwinąć prawy widok.
Następnie wprowadź polecenie MeshBooleanSplit. Zaznacz płaszczyznę i wszystkie zęby, a następnie naciśnij Enter. Usuń płaszczyznę i część szyjną, pozostawiając 1/3 koron zgryzowych.
Aby rozpocząć, uruchom oprogramowanie CloudCompare. Po zaimportowaniu odpowiednich nałożonych plików odznacz odpowiednie pola, aby ukryć przewidywany model podziału i model cyfrowy po obróbce. Następnie wybierz podzielony model obróbki wstępnej i model cyfrowy obróbki wstępnej.
Teraz kliknij ikonę zgrubnego wyrównania rejestracji i umieść odpowiednie punkty orientacyjne na wierzchołkach koron dla obu modeli. Naciśnij Wyrównaj, a następnie zielony znacznik wyboru, aby potwierdzić położenie punktu orientacyjnego. Odkryj podzielony model przewidywany i po leczeniu.
Skopiuj macierz transformacji, a następnie kliknij Edytuj, a następnie Zastosuj transformację. Wklej macierz, aby przesunąć model. Teraz ukryj modele po obróbce i podzielone modele przewidywania, a następnie wybierz modele obróbki wstępnej i podzielone modele obróbki wstępnej.
Naciśnij ikonę wyrównania z dokładnym pasowaniem, odkryj siatki i przesuń macierz transformacji jak poprzednio. Na koniec odkryj podzielone modele cyfrowe przewidywane i po obróbce, a następnie ukryj podział przed obróbką i modele cyfrowe, aby pokazać nałożenie. Aby rozpocząć, uruchom oprogramowanie Meshmixer na komputerze.
Po zaimportowaniu podzielonych modeli przewidywanych i po leczeniu, kliknij ikonę, aby ukryć podzielony model przewidywany, pozostawiając widoczny cyfrowy model po leczeniu. W modelu obróbki końcowej kliknij przycisk Wybierz i dostosuj rozmiar pędzla. Przeciągnij narzędzie pędzla po powierzchni zgryzowej wybranego zęba, aby podzielić koronę na segmenty.
Teraz kliknij Zmień, a następnie Odwróć i Edytuj, a następnie odrzuć, aby usunąć resztę modelu, pozostawiając tylko segmentowaną koronę. Kliknij ponownie ikonę, aby odkryć podzielony model przewidywany i ukryć model po leczeniu. Aby rozpocząć, uruchom oprogramowanie CloudCompare na komputerze.
Po zaimportowaniu segmentowanych plików koron należy ukryć ząb pozabiegowy. Następnie należy wybrać zarówno ukryty ząb pozabiegowy, jak i widoczny ząb przewidywany. Teraz wybierz dolny widok i kliknij ikonę obracania tłumaczenia.
Użyj płaszczyzn X, Y i Z, aby obrócić ząb tak, aby guzek policzkowy zrównał się z linią pionową. Wybierz widok po lewej stronie i kliknij ikonę obracania tłumaczenia, a następnie wyrównaj guzki policzkowe i językowe z linią poziomą. Podobnie wybierz widok z tyłu i wyrównaj guzki policzkowe i językowe z linią poziomą.
Po wyrównaniu wszystkich guzków kliknij ikonę obracania translacji i wyśrodkuj ząb na siatce we wszystkich widokach. Teraz odkryj ząb pozabiegowy i wybierz zarówno ząb przewidywany, jak i ząb pozabiegowy. Naciśnij ikonę precyzyjnego wyrównania pasowania, aby zarejestrować ząb po leczeniu nad przewidywanym zębem, a następnie kliknij przycisk OK. Następnie wybierz ząb po leczeniu, skopiuj macierz transformacji i naciśnij Edytuj, a następnie Zastosuj transformację, aby wkleić macierz transformacji.
Na koniec wybierz ikonę kątów Eulera, aby wyświetlić ruchy obrotowe i liniowe między zębami przewidywanymi i po leczeniu. Miary kątowe obrotu, momentu obrotowego i końcówki różniły się bardziej niż miary odległości dla translacji policzkowo-językowej mezjalno-dystalnej i okluzyjno-dziąsłowej. Średnie różnice w rotacji dla pierwszych i drugich przedtrzonowców były większe niż dwa stopnie.
Moment obrotowy dla wszystkich typów zębów znacznie odbiegał od zera, podczas gdy średnia różnica dla drugich zębów przedtrzonowych i pierwszych trzonowców wynosiła mniej niż minus dwa stopnie. Zaobserwowano niewielkie różnice we wszystkich załącznikach.
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia kompleksowy protokół oceny trójwymiarowego (3D) przemieszczenia tylnych zębów szczęki górnej przy użyciu przezroczystych nakładek ortodontycznych z wykorzystaniem superpozycji modeli cyfrowych. Metoda ta łączy kilka narzędzi programowych oraz stabilne punkty odniesienia w celu zapewnienia dokładnej analizy.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Ortodoncja
- Ortopedia twarzowo-szczękowa
- Ocena przemieszczania zębów
Wstęp
- Ocena przemieszczeń zębów jest kluczowa dla ewaluacji wyników leczenia ortodontycznego.
- Przezroczyste nakładki są powszechną metodą leczenia ortodontycznego.
- Zrozumienie mechanizmu przemieszczania się zębów pomaga w planowaniu leczenia.
- Superpozycja modeli cyfrowych zwiększa dokładność analizy.
Cel badania
- Ocena ruchu 3D zębów tylnych szczęki podczas leczenia nakładkami przezroczystymi.
- Analiza różnic między modelami przewidywanymi a rzeczywistymi wynikami.
- Doskonalenie oceny klinicznej w planowaniu ruchu zębów.
Zastosowane metody
- Kombinacja narzędzi programistycznych do analizy.
- Wykorzystanie zmarszczek podniebiennych oraz uzębienia jako stabilnych punktów odniesienia.
- Superpozycja i segmentacja poszczególnych zębów.
- Porównanie prognoz programowych z rzeczywistymi efektami leczenia.
Główne wyniki
- Zaprezentowano nowatorską metodę analizy przemieszczania się zębów.
- Wykazano skuteczność przewidywań programowych w planowaniu leczenia.
- Przedstawiono spostrzeżenia dotyczące dokładności wyników leczenia.
- Zwiększono zrozumienie trójwymiarowego ruchu zębów.
Wnioski
- Protokół oferuje niezawodną metodę oceny przemieszczania się zębów.
- Klinicyści mogą lepiej planować leczenie ortodontyczne w oparciu o uzyskane wyniki.
- Superpozycja modeli cyfrowych jest cennym narzędziem w ortodontii.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla Przemysłu
Ilościowa ocena przemieszczenia tylnych zębów szczęki górnej z wykorzystaniem cyfrowej superpozycji odpowiada na krytyczną potrzebę zwiększenia pewności prognostycznej w ocenie urządzeń ortodontycznych. Niniejszy protokół umożliwia precyzyjne porównanie wyników przewidywanych i osiągniętych, co wspiera minimalizację ryzyka mechanistycznego oraz walidację celów w interwencjach stomatologicznych opartych na urządzeniach. Podejście to dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) w ramach badań translacyjnych oraz rozwoju portfela terapeutycznego w stomatologii.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia rygorystyczną weryfikację hipotez terapeutycznych dotyczących przemieszczania zębów za pomocą urządzeń.
- Wspiera funkcjonalną walidację przewidywanego w stosunku do rzeczywistego przemieszczenia i rotacji zębów.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez kwantyfikację odchyleń od przewidywanych wyników.
- Zapewnia strukturę do selekcji projektów w portfolio w oparciu o ilościowe progi przemieszczenia.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Ustanawia zwalidowane modele cyfrowe jako zestandaryzowane systemy do dalszej analizy.
- Dostarcza powtarzalne, ilościowe wyniki dla translacyjnego i rotacyjnego przemieszczania zębów.
- Wspiera przygotowanie testów do oceny nowych urządzeń lub protokołów ortodontycznych.
- Umożliwia wiarygodne porównanie wydajności urządzeń w różnych grupach pacjentów.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Dopasowuje cyfrową ocenę ruchu do progów istotnych klinicznie w celu zapewnienia ciągłości translacyjnej.
- Wspiera dostosowane do ryzyka wdrażanie interwencji opartych na urządzeniach do walidacji przedklinicznej.
- Zapewnia predykcyjne ograniczanie ryzyka w zakresie kontroli momentu obrotowego i rotacji w terapiach stomatologicznych.
- Umożliwia udoskonalanie projektu urządzenia i planowania leczenia w oparciu o dane.
Integracja potoków i przepływów pracy
Niniejszy protokół cyfrowej superpozycji integruje etapy od wczesnego odkrycia po badania translacyjne, łącząc modele predykcyjne urządzeń z wynikami w warunkach rzeczywistych.
- Biologia odkrywcza: Ilościowe określanie przewidywań ruchu opartych na hipotezach w zestawieniu z osiągniętymi wynikami w celu biologicznej redukcji ryzyka.
- Przesiewanie: Standaryzacja wyników modeli cyfrowych dla odtwarzalnego opracowywania analiz i oceny urządzeń.
- Analityka: Dostarczanie macierzy transformacji i wyników statystycznych dla solidnego porównywania warunków.
- Badania translacyjne: Dostosowanie analizy ruchu do progów klinicznych w celu wsparcia postępów przedklinicznych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanowienie wielokrotnego użytku cyfrowego przepływu pracy do bieżącej oceny urządzeń i protokołów.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w przemieszczeniach zębów za pomocą urządzeń.
- Wartość operacyjna: Zapewnia zestandaryzowane, reprodukowalne i skalowalne cyfrowe procesy oceny.
- Wartość strategiczna: Wspiera decyzje o kontynuacji lub przerwaniu projektu oraz alokację kapitału poprzez kwantyfikację klinicznie istotnych odchyleń.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację dostosowaną do ryzyka oraz rozwój prototypów urządzeń ortodontycznych.
Uwagi dotyczące implementacji
- Wymagana jest wiedza z zakresu modelowania cyfrowego, segmentacji i oprogramowania do superimpozycji.
- Wymagany jest dostęp do zaawansowanej infrastruktury obrazowania, obliczeniowej i analitycznej.
- Konieczna jest międzyzespołowa standaryzacja punktów referencyjnych i protokołów pomiarowych.
- Może być wymagana adaptacja dla różnych kształtów łuków zębowych lub rodzajów wady zgryzu.
- Ograniczona do przypadków wady zgryzu od lekkiej do umiarkowanej bez ekstrakcji, zgodnie z aktualnymi danymi.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:02
Dental Palatal Superimposition of Pre‐ and Post‐Treatment Digital Models in CloudCompare
2:43
Software‐Model Preparation for Dental Superimposition and Tooth Crown Manipulation with Rhinoceros Software
3:25
Superimposition of Software‐Predicted and Post‐Treatment Digital Dental Models with CloudCompare
4:39
Dental Crown Segmentation Using Meshmixer
5:24
Dental Superimposition for Tooth Alignment and Transformation with CloudCompare
