Способ определения первоначальных пропорций лица человека для восстановления деформаций зубных рядов и способ диагностики нарушений конфигурации лица человека при стоматологических работах
METHOD FOR DETERMINING INITIAL PROPORTIONS OF A HUMAN FACE FOR RESTORING DENTURES AND A METHOD FOR DIAGNOSING HUMAN FACE CONFIGURATION DISORDERS IN DENTAL WORK

Изобретение относится к стоматологической медицине, в частности рассматривает способ диагностики нарушений конфигурации лица человека. В данном случае речь идет о диагностике нарушений параметров лица (высота, ширина лица), с целью получения дополнительной информации для планирования лечения.
В процессе жизнедеятельности зубные ряды человека подвержены каждодневным нагрузкам. Различные факторы (стирание эмали, кариес, травма), могут нарушать целостность зубов и приводить к деформациям зубных рядов. Это в свою очередь приводит к неправильным распределениям нагрузи во время функционирования зубных рядов и повышению износа самих зубов, их преждевременных разрушений. Разрушения зубных рядов приводят к изменениям в смыкании, снижению высоты смыкания (прикуса), что в свою очередь приводит к деформациям лица.
В большинстве случаев изменения высоты прикуса, приводят к изменениям формы черепа и внешним изменениям кожных покровов, а именно, складки лица становятся более выраженными (носо-губные складки, складка под нижней губой), возможны изменения зрачковой линии.
В процессе разрушения или деформаций зубных рядов происходит снижение прикуса (снижение нижней трети лица), что приводит к снижению высоты лица. Таким образом при любых нарушениях конфигурации зубных рядов происходит изменение нормальной величины высоты лица.
В настоящее время существует достаточно много способов определения исходного, то есть первоначального (нормального) состояния формы лица человека методом построения модели лица.
Так, в KR 20160004865 описан способ формирования модели лица, отражающей изменение лица в соответствии с результатом имитируемой операции по перемещению зубов при ортодонтической процедуре и, более конкретно, способ создания модели, аналогичной реальной, с использованием двумерных изображений лица и данные томограммы головы в качестве входных данных, а также использование трехмерной методики реконструкции модели САПР, технологии текстурирования или методики согласования данных результата формирования поверхности трехмерной модели и трехмерного цветного сканера. В изобретении предлагается способ генерации модели лица для моделирования зубоврачебной процедуры, отражающий изменение формы лица в соответствии с имитацией перемещения зубов. Способ включает в себя этапы: получения данных 2D-фотографии лица и изображения 3D-головы; создание 3D-модели лицевой поверхности с использованием полученного изображения 3D-головы; третий этап получения текстурной модели лица с использованием устройства или программного обеспечения, способного получить 3D-модель поверхности, имеющую текстуру из конкретных данных или модели; и четвертый шаг сравнения и сопоставления модели трехмерной лицевой поверхности и модели лица, на которой смонтирована текстурированная лицевая модель. Может использоваться для всех задач, включая имитацию изменения лица в реальном времени. То есть, реалистичная 3D-модель лица создается так, чтобы быть похожей на фактическое лицо при имитации стоматологической процедуры.
В US 5951498 описан способ цефалометрического анализа мягких тканей для диагностики и метод цефалометрического планирования для эстетической коррекции лицевого дисбаланса у пациента. Способ включает определение нормальных размеров, расстояния, углов и значений при гармонии различных ориентиров лица эстетически привлекательных лиц из группы населения. Маркеры помещаются на ориентиры мягких тканей на изображении головы пациента. Устанавливается вертикальная линия, а ориентиры мягкой и твердой ткани измеряются до вертикальной линии. База данных измерений размеров и угла значений основных лицевых ориентиров может включать в себя измерения дентоскелета, измерения мягких тканей, измерения длины лица и горизонтальные проекции ключевых черт лица на истинную вертикальную линию.
В WO 2015063032 раскрыт способ размещения и использования направляющих проектирования в виртуальной среде для использования в лечении зубов, который включает в себя этапы получения трехмерного изображения части лица пациента, получения 2D-изображения, согласования 2D-изображения и трехмерного представления части лица, генерирования по меньшей мере одного руководства по проектированию на основе черт лица в 2D-изображении и применения по меньшей мере одного руководства по проектированию для трехмерного представления.
В WO 2008128700 описан способ автоматического планирования стоматологического лечения для пациента, который включает: (а) получение данных об области, подлежащей лечению, и данных о лице пациента; (b) проведение компьютерного анализа данных для определения свойств, по меньшей мере, лица пациента; (с) создание модифицированной настройки зубов с использованием набора сохраненных правил, которые используют определенные свойства лица. Трехмерное изображение имитирует появление измененной настройки зуба и области лица пациента, окружающей область лечения. Метод также определяет свойства существующих зубов и создает модифицированную настройку зуба, которая также основана на существующих зубах пациента. Этот метод может быть реализован как программное обеспечение.
Из US 2015265374, А61С 7/00, G06K 9/00, G06T 7/00, А61В 19/00, А61В 5/00, опубл. 24.09.2015, известен способ лечения и оценки результатов, включающий в себя построение трехмерных лицевых и стоматологических представлений (например, трехмерной виртуальной модели) пациента по фотографиям лица и рта пациента и определение местоположения и/или ориентации одного или нескольких лицевых и стоматологических признаков пациента, чтобы сравнить их с эталонным стандартом и разработать план лечения для субъекта на основе различий между измерениями у пациента и эталонным стандартом. Эталонная система может включать в себя один или несколько наборов таблиц, которые определяют эталонные плоскости и расстояние между ориентиром по лице (например, центр зрачков или переносицы) или зубной особенностью (например, точка на зубе) и одну или несколько опорных плоскостей.
Это решение принято в качестве прототипа для заявленного способа.
Недостаток известного решения заключается в достаточной сложности его реализации, обусловленной большим числом измерений и сравнений этих измерений с последующими корреляциями, что в итоге приводит к появлению ошибок и получению модели, внешне совпадающей с оригиналом, но не присущей индивидуальным особенностям исследуемого человека. Так, основой известного способа является построение лицевой маски человека в трех изображениях (анфас и два профиля с разных сторон). Затем с учетом выявленной проблемы в зубных рядах данная лицевая маска коррелируется в соответствии с табличными данными о нормальном положении тех или иных главных точек на лице человека в сторону приведения этой маски в облик стандартного образа. При этом операции корреляции проводятся с учетом мягкотканных (кожных покровов) без переноса главных точек на костную структуру. По сути, известный способ направлен на проведение стоматологических восстановительных работ с целью сохранения индивидуальной особенности строения лица человека при обеспечении норм стандартизации соотношений размеров головы. В итоге, способ позволяет сохранить особенность структуры или построения лица человека (с целью сохранения его индивидуального облика и обеспечения узнаваемости после окончания стоматологического лечения). Естественно, что такой способ не в полной мере учитывает состояние и пропорции костной части головы, и в том числе положение зубных рядов с нормально сформированным смыканием, которое должно быть в реальности применимо к этому лицу и, естественно, вносить в форму лица свои коррективы. Несмотря на то, что современные средства компьютерной обработки данных позволяют получить практически точное изображение лица человека, совпадающее зрительно с оригиналом, но нельзя забывать, что полученное изображение - это процесс обработки данных по определенным алгоритмам, которые не меняются, а работают по принципу округления данных. Данный алгоритмический процесс округления необходим для того, чтобы исключить появление большого числа цифр после запятой, но именно это округление вносит коррективы в любое изображение. То есть, по сути, ЭВМ создает свое изображение, которое максимально близко расположено к оригиналу и визуально с ним совпадает. Но это только визуальное совпадение в рамках возможностей зрительной оценки объекта. При реальной практической восстановительной работе такие изображения изначально вносят ошибку в процесс моделирования зубных рядов.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в упрощении способа диагностики нарушений конфигурации лица человека в части определения исходного первоначального положения нижней челюсти по соотношению пропорций лица конкретного человека.
Указанный технический результат достигается тем, что способ определения первоначальных пропорций лица человека для восстановления деформаций зубных рядов, характеризуется тем, что на фотографии лица в положении анфас или скане лица человека в положении анфас образуют первичную лицевую рамку, соответствующую индивидуальным пропорциям лица человека и состоящую из нижнего основания, являющегося горизонтальной линией, касательной к нижней точке подбородка, верхнего основания в виде горизонтальной линии, касательной к верхней точке теменной области, и боковых границ в виде вертикальных линий, проходящих по касательной к крайним точкам скуловых костей и перпендикулярно линиям верхнего и нижнего оснований, затем с помощью компьютерной томографии получают изображение лица в положении анфас, и осуществляют выравнивание по размерам полученное изображение с фотографией или сканом лица человека по совпадению точек расположения по наружной границе правого глаза и наружной границе левого глаза, наиболее выступающая точке на краю носа и наиболее низкой точке на подбородке, после чего формируют вторичную лицевую рамку на фотографии или скане лица человека, соответствующую первоначальным пропорциям лица человека и в которой основания и боковые границы составляют 62% и 38% от соответствующих размеров первичной лицевой рамки, которую накладывают на изображение, полученное с помощью компьютерной томографии, для определения разницы в высотах рамок, соответствующей подлежащей восстановлению высоте зубных рядов.
Указанный технический результат достигается тем, что способ диагностики нарушений конфигурации лица человека при стоматологических работах характеризуется тем, что на фотографии лица в положении анфас или скане лица человека в положении анфас образуют первичную лицевую рамку, соответствующую индивидуальным пропорциям лица человека и состоящую из нижнего основания, являющегося горизонтальной линией, касательной к нижней точке подбородка, верхнего основания в виде горизонтальной линии, касательной к верхней точке теменной области, и боковых границ в виде вертикальных линий, проходящих по касательной к крайним точкам скуловых костей и перпендикулярно линиям верхнего и нижнего оснований, затем с помощью компьютерной томографии получают изображение лица в положении анфас, и осуществляют выравнивание по размерам полученное изображение с фотографией или сканом лица человека по совпадению точек расположения по наружной границе правого глаза и наружной границе левого глаза, наиболее выступающая точке на краю носа и наиболее низкой точке на подбородке, после чего формируют вторичную лицевую рамку на фотографии или скане лица человека, соответствующую первоначальным пропорциям лица человека и в которой основания и боковые границы составляют 62% и 38% от соответствующих размеров первичной лицевой рамки, которую накладывают на изображение, полученное с помощью компьютерной томографии, и при наличии разницы в высотах рамок устанавливают необходимость коррекции высоты зубных рядов.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - расположение главных точек на черепе;
фиг. 2 - построение рамки лица человека;
фиг. 3 - снимок лица, полученный с использованием компьютерной томографии;
фиг. 4 - скан лица или фотография лица человека;
фиг 5 - рамка соотношения размеров лица человека в соответствии с золотым сечением
фиг. 6 - фотография, полученная с использованием компьютерной томографии, демонстрирующая восстановленные пропорции лица человека.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается новый способ определения первоначальных пропорций лица человека для восстановления деформаций зубных рядов.
В общем случае, этот способ основан на том, что на фотографии лица в положении анфас или скане лица человека в положении анфас образуют первичную лицевую рамку, соответствующую индивидуальным пропорциям лица человека и состоящую из нижнего основания, являющегося горизонтальной линией, касательной к нижней точке подбородка, верхнего основания в виде горизонтальной линии, касательной к верхней точке теменной области, и боковых границ в виде вертикальных линий, проходящих по касательной к крайним точкам скуловых костей и перпендикулярно линиям верхнего и нижнего оснований.
Эта лицевая рамка, названная первичной, проходит через главные точки человека, которые фиксируют на самом лице человека, то есть на мягкотканных (кожных покровах). Эта рамка формирует данные о пропорциях высоты лица и его ширины в естественном для человека состоянии до начала стоматологических работ.
С помощью компьютерной томографии получают изображение лица в положении анфас, и осуществляют выравнивание этого изображения по размерам с фотографией или сканом лица человека по совпадению точек расположения по наружной границе правого глаза и наружной границе левого глаза, наиболее выступающая точке на краю носа и наиболее низкой точке на подбородке. Таким образом, методом приведения координат точек на одном изображении к месту положения таких же точек на другом изображении получают точные изображения фото или скана и изображения с компьютерной томографии для того, чтобы появилась возможность исключить погрешность, вызванную наличием мягкотканных покровов.
После этого формируют вторичную лицевую рамку на фотографии или скане лица человека, соответствующую первоначальным пропорциям лица человека и в которой основания и боковые границы составляют 62% и 38% от соответствующих размеров первичной лицевой рамки. Таким образом, получают совпадение по точкам лица человека с одновременной привязкой к костной структуре головы (лица) человека.
Первичную лицевую рамку накладывают на изображение, полученное с помощью компьютерной томографии. Это позволяет определить разницу в высотах рамок, которая соответствует подлежащей восстановлению высоте зубных рядов.
Таким образом, новый способ диагностики предназначен для анализа пропорций лица (фиг. 1) Для этого мы используем комплексные данные компьютерной томографии, фото лица или скана лица 3D. Использование этих данных необходимо для соблюдения максимальной точности в измерениях.
По этим данным мы проводим измерения ширины и длинны лица.
В процессе измерений расставляются точки на данных компьютерной томографии (фиг. 1), фотографии или скана лица пациента. Точка 1 - точка vertex (v), наиболее высоко расположенная точка на черепе. Точка 2 - gnathion (gn), точка на нижнем крае нижней челюсти. Точки 3, 4 - zygion (zy), наиболее выступающая точка на скуловой кости.
Эти точки являются ориентирами для построение первичной лицевой рамки, через них проходят линии. По данным фото или сканирования лица формируется рамка лица, линии которой проходят через вышеописанные точки (ориентиры), она характеризует индивидуальные параметры ширины и высоты лица (фиг. 2). По этим данным возможно проанализировать внешние изменения, снижения высоты смыкания. Нижнее основание рамки - это касательная к подбородку, верхнее основание рамки - линия касательная к теменной области, боковые границы рамки - это перпендикулярные линии от верхнего к нижнему основаниям, проходящие по касательной к скуловым костям.
Для того, чтобы детально проанализировать структурные изменения, которые привели к нарушениям в пропорции лица, необходимо объединить данные компьютерной томографии фото или скана лица. Предварительно на данных компьютерной томографии отображаем мягкотканные (кожные покровы) структуры, так как на фото или скане, можно увидеть только кожные (мягкотканные) структуры, поэтому два объединяющихся объекта должны быть максимально схожи. Для этого объединения используются точки: точка 5 - наружная граница правого глаза; точка 6 - наружная граница левого глаза; точка 7 - наиболее выступающая точка на краю носа; точка 8 - наиболее низкая точка на подбородке (фиг. 3 и 4).
Построение рамки лица необходимо для выявления нарушений пропорции лица. С использованием рамки возможно проанализировать высоту и ширину лица. Нормальными значениями (нормой) для соотношения длины лица к ширине лица являются цифровые значения «золотого сечения» (золотая пропорция). Для практических целей ограничиваются приблизительным значением = 1,618…. В процентном округленном значении золотое сечение - это деление какой-либо величины в отношении 62% и 38%. Для исследований проводится анализ соотношение высоты лица к ширине лица (фиг. 5).
В процессе разрушения или деформаций зубных рядов происходит снижение прикуса (снижение нижней трети лица), что приводит к снижению высоты лица. Таким образом при любых нарушения возможно построить рамку лица, характеризующуюся нормальными величинами высоты лица.
В данных расчетах мы используем компьютерную томографию для адаптации вышеописанных расчетов, направленных на увеличение высоты лица, непосредственно для клинических целей. Т.е. эти данные возможно использовать врачу для восстановления необходимой высоты лица при восстановлении зубных 9 рядов пациента (фиг. 6).
Нормальным процентным соотношением высоты лица является 62%. Основные причины, приводящие к снижению высоты лица, являются разрушения зубных рядов. Таким образом, восстанавливая соотношение высоты лица, к ширине лица, основанным на золотом сечении, врач понимает, на какую величину необходимо восстанавливать зубные ряды 9.
Заявленный способ основан на двух комбинированных анализах:
A) анализ высоты и ширины лица, проводимый по данным фото лица или скана лица.
Б) анализ высоты и ширины лица, возможно, проводить по рентгенологическим исследованиям головы человека.
B) данные фото или скана лица объединяются с данными рентгенологического исследования головы, для последующих расчетов.
Особенностью заявленного способа, по сравнению с аналогами и прототипом, является то, что на фото или скане лица человека формируется специальная рамка, характеризующая индивидуальные параметры лица, далее после специальных расчетов формируется «восстановленная» новая рамка (основанная на пропорциях золотого сечения), с правильными размерами, показывающая, на сколько необходимо изменить параметры лица при восстановлении деформаций зубных рядов.
При дополнительном добавлении данных рентгенологического исследования головы проводится объединенный анализ с данными фото или скана лица, анализируются нарушения зубных рядов верхней и нижней челюстей и расчеты на сколько необходимо изменить смыкание зубных рядов.
Разработанный способ в стоматологической области коррекции зубных рядов может использоваться как диагностический способ для определения необходимости проведения коррекционных действий до начала явного проявления дефекта. В этом случае этот способ как способ диагностики нарушений конфигурации лица человека при стоматологических работах, характеризуется тем, на фотографии лица в положении анфас или скане лица человека в положении анфас образуют первичную лицевую рамку, соответствующую индивидуальным пропорциям лица человека и состоящую из нижнего основания, являющегося горизонтальной линией, касательной к нижней точке подбородка, верхнего основания в виде горизонтальной линии, касательной к верхней точке теменной области, и боковых границ в виде вертикальных линий, проходящих по касательной к крайним точкам скуловых костей и перпендикулярно линиям верхнего и нижнего оснований. После этого с помощью компьютерной томографии получают изображение лица в положении анфас, и осуществляют выравнивание по размерам полученное изображение с фотографией или сканом лица человека по совпадению точек расположения по наружной границе правого глаза и наружной границе левого глаза, наиболее выступающая точке на краю носа и наиболее низкой точке на подбородке.
Выполненные действия необходимы для создания вторичной лицевой рамки на фотографии или скане лица человека, в которой основания и боковые границы составляют 62% и 38% от соответствующих размеров первичной лицевой рамки, которую накладывают на изображение, полученное с помощью компьютерной томографии. И при наличии разницы в высотах рамок устанавливают необходимость коррекции высоты зубных рядов.
Настоящее изобретение промышленно применимо, проведены исследования и практическое применение, показавшее высокий по достоверности результат. Заявленный способ отличается простотой исполнения при том, что полученные результаты обеспечивают высокую достоверность по итогам восстановительных стоматологических работ.