Оборудование

Резюме.

Цифровое преобразование - это первый шаг, связанный с цифровым процессом в стоматологии. Хотя процесс оцифровки изначально ограничивался стоматологическими CAD / CAM (автоматизированное проектирование / автоматизированное производство) процедурами, в настоящее время значительно расширился спектр стоматологических процедур за счет их непрерывного цифрового преобразования. Оцифровка состоит в основном из преобразования любого физического 2D или 3D объема в электронный информационный язык, закодированный с точки зрения только двух возможных цифр (0 или 1), обычно содержащихся в информационном файле.    

Количество цифровых процедур и устройств, которые были включены в стоматологию, существенно растет. Цифровые фотоаппараты, спектрофотометры для сопоставления оттенков зубов, внутриротовые и экстраоральные сканеры и устройства для рентгенологического получения 2D / 3D - изображений, спектрофотограмметрия, лицевые сканеры и системы регистрации движений челюстей являются основными устройствами, используемыми для получения цифровой информации в стоматологии. Целью этой статьи является описание характеристик каждого отдельного семейства устройств, а также их специфической номенклатуры, функций и типов используемых файлов.

Введение в концепции цифровых технологий

Немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц в семнадцатом веке предложил двоичную вычислительную систему с интересными коннотациями к концепции «Инь и Ян», пропагандируемой китайской культурой. Слово «цифровой» происходит от латинского корня «digitus», означающего палец, которое обычно используется для дискретного подсчета схематических сходств, с тем фактом, что цифровая технология принимает только дискретные значения. Вильгельм Лейбниц во многом считается первым информатиком. Цифровая технология определяется как двоичный код комбинаций с 0 и 1 в качестве возможных значений кодификации. Он был разработан в середине двадцатого века американскими инженерами, которые основывали свои расчеты на двух возможных состояниях: 0 или выключен и 1 или включен. Комбинации между 0 и 1 называются битами. Параллельно, другим новшеством, вдохновленным такими числовыми кодами, был Американский стандартный код для обмена информацией (ASCII), который описывал объекты с помощью цифр.

Цифровая технология основана на дискретных значениях; однако представляемая информация может быть дискретной (цифры и буквы) или непрерывной (изображения, звуковые волны и т. д.). Цифровые сигналы обычно связаны с бинарными электронно-цифровыми системами, используемыми в современной электронике и вычислительной технике; однако они не должны быть двоичным или электронным. Интересным примером цифровых технологий в природе является дискретная кодификация генетического кода ДНК, которая рассматривается как естественная форма хранения цифровых данных. В стоматологии цифровые технологии используются двумя основными способами: с одной стороны, все используемые в настоящее время электронные устройства имеют вычислительные компоненты, а с другой стороны, аппаратные технологии создают цифровые файлы, которые можно читать, редактировать, управлять и объединять с другими типами цифровых файлов. По этой причине в этой статье рассматриваются основные понятия, касающиеся как цифровых технологий, так и информационных и коммуникационных технологий (ИКТ).

Цифровые технологии в ИКТ

С 1980-х годов цифровые технологии постоянно заменяют аналоговые сигналы. По сравнению с аналоговыми передачами цифровой сигнал менее искажен и легче дублируется. В настоящее время аналоговые сигналы преобразуются в цифровые с использованием ИКМ (импульсная кодовая модуляция), тогда как основанная на телекоммуникациях волоконно-оптическая технология является полностью цифровой. Аналоговые сигналы неизменно подвержены повышенным уровням шума, в то время как цифровая технология обеспечивает бесшумную связь. Как таковые аналоговые сигналы связаны с уменьшением точности дублирования, в то время как цифровая технология позволяет дублирование с высокой точностью. Что касается объема информации, которую можно передавать, аналоговые сигналы занимают меньше места в необработанном формате, чем цифровые технологии, но благодаря способности цифровых сигналов сжиматься в конце, цифровой сигнал способен передавать больше информации, быстрее и качественнее. Стоматология не отказывается от всех возможностей, которые нам предоставляют цифровые технологии, и на самом деле во многих случаях, не осознавая этого, стоматологические клиники являются сами по себе более цифровыми, чем можно подумать.

Например, стандартный протокол, через который проходит пациент при самом первом посещении, включает запись личных и демографических данных в цифровую базу. Современные стоматологии предоставляют пациенту планшет для заполнения анкет и получения цифровой подписи. Впоследствии производятся клинические фотографии и соответствующие рентгенологические обследования с использованием цифровых технологий. В клинике обычно проводят стандартную серию фотографий с помощью цифровой камеры. Во многих случаях некоторые из этих изображений будут использоваться для создания базового или расширенного цифрового дизайна улыбки DSD (Digital Smile Design) с использованием программного обеспечения для презентаций, такого как PowerPoint® или Keynote®, или даже специального программного обеспечения, такого как Digital Smile Designer Pro®. Во всех этих случаях, так или иначе, выполняется цифровое редактирование изображений. Продолжая стандартный рабочий процесс в случаях имплантации, цифровая диагностика выполняется с использованием цифрового 3D-рентгенологического устройства (т.е. КЛКТ), а информация, полученная в формате DICOM, используется для диагностики и планирования лечения. Затем цифровые ресурсы используются для анализа DICOM-файлов, объединения их с файлами трехмерной поверхности зубного ряда, виртуальной установки имплантатов и хирургического шаблона, который в конечном итоге будет производиться с использованием CAM-технологии. После того, как имплантаты установлены, цифровые оттиски могут быть получены с помощью внутриротовых сканеров, и даже может быть произведено объединение этих трехмерных файлов поверхности с файлами, полученными до операции, чтобы воссоздать исходные профили прорезывания, размер и форму зубов, если они находились в оптимальном положении. Далее цифровые технологии снова будут использоваться для моделирования и изготовления (CAD-CAM) окончательного протеза.

Цифровая дентальная фотография

Фотография является фундаментальным инструментом в стоматологии; особенно она полезна для диагностики, планирования, документирования, коммуникации и резервной информации. Дентальная фотография помогает ставить более точные диагнозы с помощью фоторегистрации, что позволяют дополнительно интра- и экстраорально оценить пациента. Кроме того, она облегчает планирование лечения и самоанализ пациента о проводимых процедурах, что позволяет применить более точный подход. Она также улучшает визуальное общение с пациентом в отношении вариантов и возможностей лечения, а также взаимодействие с зуботехнической лабораторией в отношении характеристик протеза пациента с точки зрения цвета, формы, текстуры, размера зуба, линии улыбки и формы лица. В дополнение, она дает указания в отношении целей лечения другим членам команды при междисциплинарном подходе. Цифровая фотография также позволяет наглядно продемонстрировать стоматологическое лечение в учебных и академических целях. С юридической точки зрения она служит страховкой при судебных исках. Наконец, дентальная фотография выполняет задачи внешнего и внутреннего маркетинга для клиники. Современная цифровая фотография стала более доступной благодаря улучшенным возможностям хранения при одновременном устранении внешнего бремени в виде обработки традиционной пленки.

В цифровой фотографии пленка заменяется электронным датчиком, который фиксирует изображение. Датчик состоит из тысяч фотоэлементов, которые преобразуют фотоны в электрические сигналы. Каждый отдельный фотоэлемент преобразует свет точки изображения в электроны, создавая двумерную цифровую интерпретацию исходного изображения. Датчики, используемые в большинстве цифровых камер, относятся к CCD (полупроводниковая светочувствительная матрица) или CMOS (комплементарный металло-оксидный полупроводник). Цифровые фотографии можно сразу же наблюдать на цифровом дисплее или на внешнем мониторе высокой четкости и сохранять в виде компьютеризованных файлов цифровых изображений различных форматов, более подробно описанных ниже:

RAW: это собственный формат изображения, полученный датчиком камеры. Это формат только для чтения, и он содержит все данные изображения без какого-либо сжатия или потери информации. Идеально подходит для стоматологической фотографии и в юридических целях. Однако, несмотря на то, что этот формат обеспечивает максимально возможное качество изображения, создаваемые файлы очень велики и требуют дополнительного места для хранения, а также специального программного обеспечения для визуализации, обработки и модификации (Таблица 1).

JPEG (Joint Photographic Experts Group): это сжатый формат с низким динамическим диапазоном. Его корректировки уменьшают размер файлов, но также вызывают потерю информации. Данные файлы изображений могут обрабатываться в самой камере и производить обмен напрямую без необходимости последующей обработки.

PNG (Portable Network Graphics): это сжатый формат, используемый для создания небольших файлов изображений, поддерживаемых цветовыми схемами RGB (красный, зеленый и синий) и шкалами серого.

GIF (Graphics Interchange Format): этот формат использует сжатие изображений для создания очень маленьких файлов, ограниченных только 256 цветами.

TIFF (Tagged Image File Format): это формат хранения сжатых изображений без потери качества, который может быть непосредственно обработан камерой до переноса на внешнее хранилище. Изображения имеют большой размер до 4 ГБ

BMP (Bit-Mapped Picture): этот формат создает большие файлы, которые могут содержать до 2–16 миллионов цветов.

Фотография стала незаменимым инструментом в стоматологии, который доступен для любого стоматолога, имеющего смартфон или компактную камеру, хотя профессиональные зеркальные камеры (однообъективные зеркальные фотоаппараты) обеспечивают лучшее качество изображения даже без постобработки. Свет, экспозиция, глубина резкости, фон, расположение пациента и правильная видимость фотографируемого поля являются ключевыми факторами для получения хорошей фотографии (рис.1).

Таблица 1 Raw-формат в зависимости от марки фотокамеры

Для правильной стоматологической фотографии требуется подходящий источник света и соответствующий объектив в зависимости от каждого случая. Целью линзы является увеличение областей интереса, в том числе зубных рядов, тканей пародонта и окружающих структур, с использованием расстояния фокусировки, которое является адекватным и удобным для пациента. Для экстраоральной фотографии рекомендуется использовать объектив 50 мм, чтобы получить большую апертуру диафрагмы и более яркие фотографии. Объектив 100–105 мм идеально подходит для внутриротовой дентальной фотографии благодаря оптимальному радиусу увеличения (радиус изображения, проецируемого на датчик камеры, по сравнению с исходным размером объекта). Чем выше используемое увеличение, тем больше изображение объекта, проецируемого на датчик. Таким образом, объективы для дентальной фотографии обычно устанавливаются в конфигурации от 1:1 для получения фотографии определённой группы зубов (например, передних зубов) до 1:10 для съемки всего лица.

Дополнительное освещение обычно необходимо для съемки темных областей полости рта, особенно при внутриротовых снимках (рис. 2). В настоящее время доступны различные формы и расположения источников света для дентальной фотографии. Круговая вспышка считается универсальной системой освещения для различных сценариев дентальной фотографии, хотя в некоторых случаях можно также использовать боковые вспышки, установленные сбоку на объективе или на внешних стойках. Модификаторы направления света используются для предотвращения прямого падения света, тогда как отражатели обеспечивают более плавное и более равномерное падение света на объект. Различные текстуры и морфологические контуры могут быть получены в зависимости от типа используемого света.

Дентальная фотография используется для получения как вне-, так и внутриротовых изображений (рис. 3). Внеротовая фотография включает в себя:

Рис. 1 Стоматологическая фотография для визуализации деталей естественных верхних передних зубов

Рис. 2 Фотографии с разными источниками света. (а) Кольцевая вспышка. (b) Боковые вспышки. (c) Боковые вспышки с отражателями и модификаторами света

• Фронтальные фотографии, отдельные или общие.

• Улыбку, очень полезна при оценке ее линии

• Правый и левый профиль, очень важны при оценке линии улыбки и губ в покое

Внутриротовая фотография включает в себя:

• Раздельно верхний и нижний передний зубной ряд с контрастером

• Верхний и нижний зубной ряд в окклюзии