Brevet FR3121034A1 — publié le 20220930

L’invention concerne un procédé comportant les étapes suivantes : - réalisation, avec un scanner 3D, d’un modèle de référence tridimensionnel numérique d’au moins une partie des arcades du patient, ou « modèle de référence initial » ; - acquisition, par le patient ou un proche du patient, avec un téléphone portable, d’au moins une image bidimensionnelle de ladite au moins une partie des arcades du patient, dite « image actualisée », dans des conditions d’acquisition réelles ; - recherche, par modification du modèle de référence initial à partir de l’image actualisée, d’un modèle de référence final correspondant au positionnement des dents lors de l’acquisition de l’image actualisée. Pas de figure d’abrégé PROCEDE DE CONTROLE DE LA RECIDIVE ORTHODONTIQUE La présente invention concerne un procédé de contrôle du positionnement de dents d'un patient et un programme informatique pour la mise en œuvre de ce procédé. Etat de la technique Il est souhaitable que chacun fasse régulièrement contrôler sa dentition, notamment afin de vérifier que la position de ses dents n'évolue pas défavorablement. Lors d’un traitement orthodontique, cette évolution défavorable peut notamment conduire à modifier le traitement. Après un traitement orthodontique, cette évolution défavorable, appelée « récidive », peut conduire à une reprise d’un traitement. Enfin, de manière plus générale et indépendamment de tout traitement, chacun peut souhaiter suivre les déplacements éventuels de ses dents. Classiquement, les contrôles sont effectués par un orthodontiste ou un dentiste qui seuls disposent d’un appareillage adapté. Ces contrôles sont donc coûteux. En outre, les visites sont contraignantes. Un objectif de la présente invention est de répondre, au moins partiellement, aux problèmes susmentionnés. L'invention fournit un procédé de contrôle du positionnement de dents d'un patient, ledit procédé comportant les étapes suivantes : a) réalisation d’un modèle de référence tridimensionnel numérique des arcades du patient, ou « modèle de référence initial » et, pour chaque dent, définition, à partir du modèle de référence initial, d’un modèle de référence tridimensionnel numérique de ladite dent, ou « modèle de dent » ; b) acquisition d’au moins une image bidimensionnelle desdites arcades, dite « image actualisée », dans des conditions d’acquisition réelles ; c) analyse de chaque image actualisée et réalisation, pour chaque image actualisée, d’une carte actualisée relative à une information discriminante ; d) optionnellement, détermination, pour chaque image actualisée, de conditions d’acquisition virtuelles grossières approximant lesdites conditions d’acquisition réelles ; e) recherche, pour chaque image actualisée, d’un modèle de référence final correspondant au positionnement des dents lors de l’acquisition de l’image actualisée, la recherche étant de préférence effectuée au moyen d’une méthode métaheuristique, de préférence par recuit simulé, et f) pour chaque modèle de dent, comparaison des positionnements dudit modèle de dent dans le modèle de référence initial et dans le modèle de référence obtenu à l’issue des étapes précédentes, dit « modèle de référence final », afin de déterminer le déplacement des dents entre les étapes a) et b). Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, un procédé selon l’invention permet, à partir d’une simple image des dents, prise sans pré-positionnement précis des dents par rapport à l'appareil d’acquisition d'images, par exemple d’une photographie prise par le patient, d’évaluer avec précision le déplacement des dents depuis la réalisation du modèle de référence initial. Cette évaluation peut en outre être effectuée par un simple ordinateur ou un téléphone mobile. De préférence, l’étape e) comporte - une première opération d’optimisation permettant de rechercher des conditions d’acquisition virtuelles correspondant au mieux aux conditions d’acquisition réelles dans un modèle de référence à tester déterminé à partir du modèle de référence initial, et - une deuxième opération d’optimisation permettant de rechercher, en testant une pluralité de dits modèles de référence à tester, le modèle de référence correspondant au mieux au positionnement des dents du patient lors de l’acquisition de l’image actualisée à l’étape b). De préférence, une première opération d’optimisation est effectuée pour chaque test d’un modèle de référence à tester lors de la deuxième opération d’optimisation. De préférence, la première opération d’optimisation et/ou la deuxième opération d’optimisation, de préférence la première opération d’optimisation et la deuxième opération d’optimisation mettent en œuvre une méthode métaheuristique, de préférence un recuit simulé. De préférence, l’étape e) comporte les étapes suivantes : e1) définition du modèle de référence à tester comme étant le modèle de référence initial puis, e2) suivant les étapes suivantes, test de conditions d’acquisition virtuelles avec le modèle de référence à tester afin d’approximer finement lesdites conditions d’acquisition réelles ; e21) détermination de conditions d’acquisition virtuelles à tester; e22) réalisation d’une image de référence bidimensionnelle du modèle de référence à tester dans lesdites conditions d’acquisition virtuelles à tester ; e23) traitement de l’image de référence pour réaliser au moins une carte de référence représentant ladite information discriminante ; e24) comparaison des cartes actualisée et de référence de manière à déterminer une valeur pour une première fonction d’évaluation, ladite valeur pour la première fonction d’évaluation dépendant des différences entre lesdites cartes actualisée et de référence et correspondant à une décision de poursuivre ou de stopper la recherche de conditions d’acquisition virtuelles approximant lesdites conditions d’acquisition réelles avec plus d’exactitude que lesdites conditions d’acquisition virtuelles à tester déterminées à la dernière occurrence de l’étape e21) ; e25) si ladite valeur pour la première fonction d’évaluation correspond à une décision de poursuivre ladite recherche, modification des conditions d’acquisition virtuelles à tester, puis reprise à l’étape e22) ; e3) détermination d’une valeur pour une deuxième fonction d’évaluation, ladite valeur pour la deuxième fonction d’évaluation dépendant des différences entre les cartes actualisée et de référence dans les conditions d’acquisition virtuelles approximant au mieux lesdites conditions d’acquisition réelles et résultant de la dernière occurrence de l’étape e2), ladite valeur pour la deuxième fonction d’évaluation correspondant à une décision de poursuivre ou de stopper la recherche d’un modèle de référence approximant le positionnement des dents lors de l’acquisition de l’image actualisée avec plus d’exactitude que ledit modèle de référence à tester utilisé à la dernière occurrence de l’étape e2), et si ladite valeur pour la deuxième fonction d’évaluation correspond à une décision de poursuivre ladite recherche, modification du modèle de référence à tester par déplacement d'un ou plusieurs modèles de dents puis reprise à l’étape e2). Un procédé selon l'invention peut encore comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : - à l’étape a), on détermine un plan d’occlusion suivant les opérations suivantes : I. détermination des points du modèle de référence initial qui appartiennent à une arcade et qui sont à une distance de l’autre arcade qui est inférieure à une distance prédéterminée, de préférence à une distance inférieure à 3 mm de l’autre arcade, dits « points de contact » ; II. optionnellement, filtrage d’une partie des points de contact, de préférence de manière que le nombre de points de contact appartenant à l’arcade supérieure soit identique au nombre de points de contact appartenant à l’arcade inférieure, de préférence en éliminant les points d’une arcade les plus éloignés de l’autre arcade ; III. régression linéaire, de préférence par la méthode des moindres carrés, sur l’ensemble des points de contact restant de manière à déterminer le plan d’occlusion ; - à l’étape a), on effectue les opérations suivantes : i. projection, dans un plan d’occlusion, des points de contact entre les dents des arcades supérieure et inférieure du patient, les points de contact et/ou le plan d’occlusion étant de préférence déterminés, suivant les étapes I à III ; ii. détermination du barycentre des projections desdits points de contact et création d’un référentiel, dans le plan d’occlusion, centré sur ledit barycentre ; iii. détermination, dans ledit référentiel, de la fonction parabolique, présentant le plus grand coefficient de corrélation avec l’ensemble des projections des points de contact ; iv. rotation de l’ensemble des projections des points de contact autour du barycentre, et reprise de l’opération précédente iii jusqu’à ce que l’ensemble des projections des points de contact ait parcouru un secteur déterminé, de préférence supérieur à 90°, supérieur à 180°, voire d’environ 360° ; v. identification du coefficient de corrélation le plus élevé pour l’ensemble des positions angulaires de l’ensemble des projections des points de contact autour du barycentre, et de l’axe de la fonction parabolique correspondante ; vi. détermination d’un plan longitudinal médian du modèle de référence initial, ledit plan passant par ledit axe et étant perpendiculaire au plan d’occlusion ; - à l’étape a), on délimite au moins partiellement un modèle de dent en suivant les opérations suivantes : i’. détermination, au moins partielle, des bords gingivaux intérieur et extérieur de l’arcade de la dent concernée, de préférence par analyse des variations de l’orientation de la surface du modèle de référence initial ; ii’. projection, dans le plan d’occlusion, des bords gingivaux intérieur et extérieur ; iii’. identification des déformations des projections des bords gingivaux intérieur et extérieur correspondant aux régions interdentaires, les sommets de ces déformations étant appelés « point de rapprochement » (dans une région interdentaire, les deux projections présentent chacune une pointe, les deux pointes pointant sensiblement l’une vers l’autre, l’extrémité d’une pointe étant un point de rapprochement) ; iv’. détermination du plus court chemin, à la surface du modèle de référence initial, entre deux points de rapprochement de bords gingivaux intérieur et extérieur, respectivement, d’une région interdentaire, de préférence par une méthode métaheuristique, de préférence par recuit simulé, ledit plus court chemin délimitant au moins partiellement un modèle de dent ; - une image actualisée est acquise moins de 7 jours après l’étape a), puis les étapes c) à f) sont mises en œuvre à partir de cette image actualisée ; - à l’étape b), on utilise un appareil d’acquisition porté à la main (et en particulier qui n’est pas immobilisé, par exemple au moyen d’un support reposant sur le sol) et/ou la tête du patient n’est pas immobilisée ; - à l’étape b), on utilise un appareil individuel choisi dans le groupe formé par un appareil photo connecté, une montre intelligente, une tablette numérique, un scanner 3D portable et un ordinateur couplé un système d’acquisition d’images, telle une webcam ou un appareil photo numérique, pour mettre en œuvre l’étape b) et, de préférence au moins une des étapes, de préférence toutes les étapes c) à f) ; - à l’étape b), on utilise un appareil d’acquisition d’images fournissant une image actualisée infrarouge ; - à l’étape b), on utilise un écarteur comportant une, de préférence plus de deux marques de repérage, de préférence non alignées, et, de préférence, on utilise la représentation des marques de repérage sur l’image actualisée pour - à l’étape c), redécouper l’image et/ou, - à l’étape d), évaluer grossièrement les conditions d’acquisition réelles ; - à l’étape c), l’information discriminante est choisie dans le groupe constitué par une information de contour, une information de couleur, une information de densité, une information de distance, une information de brillance, une information de saturation, une information sur les reflets et des combinaisons de ces informations ; - à l’étape d), on utilise des données fournies par l'appareil d'acquisition et, de préférence, concernant son orientation ; - on met en œuvre une optimisation par une méthode métaheuristique, de préférence par recuit simulé pour : - à l’étape a), déterminer au moins partiellement un bord gingival délimitant un modèle de dent et/ou, - à l’étape e2), rechercher les conditions d’acquisition virtuelles correspondant aux conditions d’acquisition réelles et/ou, - à l’étape e), rechercher un modèle de référence correspondant à l’image actualisée ; - ladite méthode métaheuristique est choisie dans le groupe formé par - les algorithmes évolutionnistes, de préférence choisie parmi: les stratégies d’évolution, les algorithmes génétiques, les algorithmes à évolution différentielle, les algorithmes à estimation de distribution, les systèmes immunitaires artificiels, la recomposition de chemin Shuffled Complex Evolution, le recuit simulé, les algorithmes de colonies de fourmis, les algorithmes d’optimisation par essaims particulaires, la recherche avec tabous, et la méthode GRASP ; - l’algorithme du kangourou, - la méthode de Fletcher et Powell, - la méthode du bruitage, - la tunnelisation stochastique, - l’escalade de collines à recommencements aléatoires, - la méthode de l'entropie croisée, et - les méthodes hybrides entre les méthodes métaheuristiques citées ci-dessus. L’invention concerne aussi l’utilisation d’un procédé selon l’invention pour - détecter une récidive, et/ou - déterminer une vitesse d’évolution d’un changement de positionnement des dents, et/ou - optimiser la date de prise de rendez-vous chez un orthodontiste ou un dentiste, et/ou - évaluer l’efficacité d’un traitement orthodontique, et/ou - évaluer l'évolution du positionnement de dents vers un modèle théorique correspondant à un positionnement déterminé des dents, en particulier un positionnement amélioré des dents, et/ou - en dentisterie. Le procédé peut notamment être mis en œuvre pendant un traitement orthodontique, notamment pour en contrôler le déroulement, l’étape a) étant mise en œuvre moins de 3 mois, moins de 2 mois, moins de 1 mois, moins d’une semaine, moins de 2 jours après le début du traitement, c'est-à-dire après la pose d’un appareil destiné à corriger le positionnement des dents du patient, dit « appareil de contention actif ». Le procédé peut être également mis en œuvre après un traitement orthodontique, pour vérifier que le positionnement des dents n’évolue pas de façon défavorable (« récidive »). L’étape a) est alors de préférence mise en œuvre moins de 3 mois, moins de 2 mois, moins de 1 mois, moins d’une semaine, moins de 2 jours après la fin du traitement, c'est-à-dire après la pose d’un appareil destiné maintenir les dents en position, dit « appareil de contention passif ». L’invention concerne également : - un programme d’ordinateur, et en particulier un applicatif spécialisé pour téléphone mobile, comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution d’une ou plusieurs, de préférence toutes les étapes b) à f), lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur, - un support informatique sur lequel est enregistré un tel programme, par exemple une mémoire ou un CD-ROM, et - un appareil personnel, en particulier un téléphone mobile ou une tablette, dans lequel est chargé un tel programme. L’invention concerne enfin un système comportant - un scanner tridimensionnel apte à mettre en œuvre l’étape a) d’un procédé selon l’invention, - un appareil personnel, de préférence un téléphone mobile, chargé avec un programme selon l’invention. Définitions Par « patient », on entend toute personne pour laquelle un procédé est mis en œuvre afin d’en contrôler les dents, que cette personne soit malade ou non. Par « professionnel des soins dentaires », on entend un dentiste, un orthodontiste ou un laboratoire d’orthodontie. Par « dentiste », on entend un dentiste ou un assistant dentaire travaillant sous la responsabilité d’un dentiste. Par « dentition », on entend les deux arcades dentaires du patient. On appelle "téléphone mobile" un appareil de moins de 500 g, doté d'un capteur lui permettant de capturer des images, capable d'échanger des données avec un autre appareil éloigné de plus de 500 km du téléphone mobile, et capable d'afficher lesdites données, et notamment lesdites images. Les « conditions d’acquisition » précisent la position et l’orientation dans l’espace d’un appareil d’acquisition d’images relativement aux dents du patient ou à un modèle de dents du patient. Le "plan d'occlusion" est le plan qui fournit la meilleure corrélation linéaire avec l'ensemble des points de contact entre les dents de l'arcade supérieure d'une part et les dents de l'arcade inférieure d'autre part. Le "plan longitudinal médian" est le plan sensiblement vertical lorsque le patient tient la tête droite, qui sépare de manière sensiblement symétrique des parties droite et gauche de chaque arcade. Une « tablette » est un ordinateur portable à écran tactile. Un scanner 3D est un appareil permettant d’obtenir une représentation en trois dimensions d’un objet. Par "image", on entend une image en deux dimensions, comme une photographie. Par "comprenant un" ou "comportant un" ou "présentant un", on entend "comportant au moins un", sauf indication contraire. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel : - la représente un logigramme illustrant la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention, - la représente un exemple de modèle de référence initial, - la illustre le traitement effectué pour déterminer le plan d’occlusion, - la (4a-4d) illustre l’étape nécessaire pour déterminer les modèles de dent dans un modèle de référence, - la (5a-5d) illustre l’acquisition d’images actualisées, ainsi que l’opération de découpage, - la (6a-6b) illustre le traitement d’une image actualisée permettant de déterminer le contour des dents, et - la illustre schématiquement la position relative de marques de repérage 12 sur des images actualisées 14 1 et 14 2 d'un écarteur 10, selon la direction d'observation (trait interrompu). Procédé de génération d’un modèle tridimensionnel numérique d’au moins une partie des arcades d’un patient, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - réalisation, avec un scanner 3D, d’un modèle de référence tridimensionnel numérique d’au moins une partie des arcades du patient, ou « modèle de référence initial » ; - acquisition, par le patient ou un proche du patient, avec un téléphone portable, d’au moins une image bidimensionnelle de ladite au moins une partie des arcades du patient, dite « image actualisée », dans des conditions d’acquisition réelles ; - recherche, par modification du modèle de référence initial à partir de l’image actualisée, d’un modèle de référence final correspondant au positionnement des dents lors de l’acquisition de l’image actualisée. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on définit, dans le modèle de référence initial et pour chaque dent, un modèle de référence tridimensionnel numérique de ladite dent, ou « modèle de dent », et dans lequel, pour modifier le modèle de référence initial, on déplace un ou plusieurs modèles de dents. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la modification du modèle de référence initial comporte - une première opération d’optimisation permettant de rechercher des conditions d’acquisition virtuelles correspondant au mieux aux conditions d’acquisition réelles dans un modèle de référence à tester déterminé à partir du modèle de référence initial, et - une deuxième opération d’optimisation permettant de rechercher, en testant une pluralité de dits modèles de référence à tester, le modèle de référence correspondant au mieux au positionnement des dents du patient lors de l’acquisition de l’image actualisée. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel une première opération d’optimisation est effectuée pour chaque test d’un modèle de référence à tester lors de la deuxième opération d’optimisation. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications immédiatement précédentes, dans lequel la première opération d’optimisation et/ou la deuxième opération d’optimisation, de préférence la première opération d’optimisation et la deuxième opération d’optimisation mettent en œuvre une méthode métaheuristique, de préférence un recuit simulé. Procédé selon l’une quelconque des quatre revendications immédiatement précédentes, dans lequel on analyse l’image actualisée et on réalise, pour chaque image actualisée, une carte actualisée relative à une information discriminante, puis on modifie le modèle de référence initial selon les étapes suivantes : e1) définition du modèle de référence à tester comme étant le modèle de référence initial puis, e2) suivant les étapes suivantes, test de conditions d’acquisition virtuelles avec le modèle de référence à tester afin d’approximer finement lesdites conditions d’acquisition réelles ; e21) détermination de conditions d’acquisition virtuelles à tester; e22) réalisation d’une image de référence bidimensionnelle du modèle de référence à tester dans lesdites conditions d’acquisition virtuelles à tester ; e23) traitement de l’image de référence pour réaliser au moins une carte de référence représentant ladite information discriminante ; e24) comparaison des cartes actualisée et de référence de manière à déterminer une valeur pour une première fonction d’évaluation, ladite valeur pour la première fonction d’évaluation dépendant des différences entre lesdites cartes actualisée et de référence et correspondant à une décision de poursuivre ou de stopper la recherche de conditions d’acquisition virtuelles approximant lesdites conditions d’acquisition réelles avec plus d’exactitude que lesdites conditions d’acquisition virtuelles à tester déterminées à la dernière occurrence de l’étape e21) ; e25) si ladite valeur pour la première fonction d’évaluation correspond à une décision de poursuivre ladite recherche, modification des conditions d’acquisition virtuelles à tester, puis reprise à l’étape e22) ; e3) détermination d’une valeur pour une deuxième fonction d’évaluation, ladite valeur pour la deuxième fonction d’évaluation dépendant des différences entre les cartes actualisée et de référence dans les conditions d’acquisition virtuelles approximant au mieux lesdites conditions d’acquisition réelles et résultant de la dernière occurrence de l’étape e2), ladite valeur pour la deuxième fonction d’évaluation correspondant à une décision de poursuivre ou de stopper la recherche d’un modèle de référence approximant le positionnement des dents lors de l’acquisition de l’image actualisée avec plus d’exactitude que ledit modèle de référence à tester utilisé à la dernière occurrence de l’étape e2), et si ladite valeur pour la deuxième fonction d’évaluation correspond à une décision de poursuivre ladite recherche, modification du modèle de référence à tester par déplacement d'un ou plusieurs modèles de dents puis reprise à l’étape e2). Procédé selon l’une quelconque des cinq revendications immédiatement précédentes, dans lequel on compare, pour chaque modèle de dent, des positionnements dudit modèle de dent dans le modèle de référence initial et dans le modèle de référence final, afin de déterminer le déplacement des dents entre l’instantt de réalisation du modèle de référence intial et l’instantt de réalisation du modèle de référence final. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications immédiatement précédentes, dans lequel l’information discriminante est choisie dans le groupe constitué par une information de contour, une information de couleur, une information de densité, une information de distance, une information de brillance, une information de saturation, une information sur les reflets et des combinaisons de ces informations. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’image actualisée est une photo de droite. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour l’acquisition de l’image actualisée, on utilise un écarteur écartant les lèvres du patient afin d’améliorer la visibilité des dents.