Співробітники Кафедри щелепно-лицевої хірургії НМУ ім. О.О. Богомольця представили нове дослідження, присвячене одному з ключових етапів сучасного цифрового планування у щелепно-лицевій хірургії та протезуванні – точному тривимірному скануванню обличчя.
Статтю «Accuracy of seven three-dimensional facial scanning systems compared with cone-beam computed tomography: a pilot study» опубліковано у міжнародному журналі The Saudi Dental Journal (Springer Nature), який індексується у наукометричній базі Scopus, квартиль Q2.
Тривимірна цифрова модель обличчя сьогодні є важливою складовою планування реконструктивних втручань, ортогнатичної хірургії, ортодонтичного лікування та виготовлення індивідуальних щелепно-лицевих епітезів.
Цифрове сканування дозволяє безконтактно отримати геометрію м’яких тканин обличчя та інтегрувати її з даними конусно-променевої комп’ютерної томографії, CAD/CAM-моделюванням і технологіями 3D-друку. Для пацієнта це означає відсутність необхідності у традиційних відбитках, швидше отримання цифрових даних та можливість багаторазово використовувати отриману модель на різних етапах лікування.
Водночас на ринку представлено багато систем – від спеціалізованих стоматологічних і лицевих сканерів до портативних пристроїв та мобільних застосунків. Вони суттєво відрізняються за принципом роботи, швидкістю, вартістю та якістю отриманої поверхні. При цьому безпосередніх порівнянь великої кількості пристроїв, протестованих за однакових умов і за єдиним протоколом, досі небагато.
Саме це стало основою проведеного дослідження.
У пілотному дослідженні автори порівняли сім конфігурацій систем тривимірного сканування:
Як референтну поверхню використовували тривимірну модель м’яких тканин, отриману з даних конусно-променевої комп’ютерної томографії (КПКТ).
Для забезпечення максимально однакових умов усі сканування виконували в один день, за стандартизованого положення голови, нейтрального виразу обличчя та контрольованого освітлення. На шкіру встановлювали три рентгеноконтрастні маркери в ділянках із мінімальною рухомістю тканин – у зоні глабели та обох скроневих ділянках.
Обробку даних виконували у 3D Slicer та CloudCompare. Після просторового суміщення моделей визначали відхилення поверхні кожного 3D-скану від КПКТ-референсу.
Результати показали чітку різницю між класами технологій.
Найменше середньоквадратичне відхилення після реєстрації було отримано для Shining 3D MetiSmile – 0,288 мм та Creality CR-Scan Raptor Pro – 0,328 мм. Для інших досліджених систем структурованого світла показники також залишалися на субміліметровому рівні.
Водночас RAYFace Facial Scanner продемонстрував найбільшу частку точок із відхиленням не більше 2 мм – 98,74%, а також найкоротший час отримання скану – лише 5 секунд. Для порівняння, сканування іншими пристроями тривало від десятків секунд до понад двох з половиною хвилин.
Мобільна фотограмметрія за допомогою Qlone Dental App показала значно більші відхилення. Показник RMSE становив 1,810 мм для iPad та 3,061 мм для iPhone, а частка точок у межах 2 мм – відповідно 58,06% і 43,80%. Автори також зазначають, що для iPhone верхня частина діапазону похибок досягала встановленої програмної межі обчислення, тому реальні максимальні відхилення могли бути навіть більшими.
Таким чином, у межах дослідженої ділянки сканери на основі структурованого світла демонстрували значно ближчу відповідність КПКТ-моделі, ніж мобільна фотограмметрія.
Важливою особливістю роботи є обережна інтерпретація отриманих цифр.
Автори наголошують, що невеликі відмінності між найточнішими системами не можна розглядати як доказ безумовної переваги одного конкретного пристрою. Різниця між провідними сканерами співставна з власною похибкою формування референтної поверхні за даними КПКТ.
Крім того, це пілотне дослідження, виконане на одному добровольці без повторних серій сканувань. Аналізувалися переважно стабільні, малорухомі ділянки обличчя – глабела та скроневі зони. Тому результати не слід безпосередньо переносити на рухомі й анатомічно складні ділянки, зокрема периорбітальну, періоральну зони, кінчик носа або ділянки, важливі для виготовлення носових, орбітальних та вушних епітезів.
Саме тому автори визначають роботу як proof-of-concept – основу для подальших досліджень із більшою кількістю учасників, повторними вимірюваннями та розширеною зоною аналізу.
Отримані результати мають практичне значення для розвитку цифрових технологій у щелепно-лицевій хірургії та стоматології.
Точна цифровізація поверхні обличчя є першим етапом створення «віртуального пацієнта», у якому можуть бути об’єднані КПКТ, 3D-скан м’яких тканин, внутрішньоротове сканування та результати цифрового моделювання.
Такі дані можуть використовуватися при плануванні реконструктивних операцій, виготовленні індивідуальних епітезів, хірургічних шаблонів, пацієнт-специфічних імплантатів і під час оцінювання результатів лікування.
Особливої уваги заслуговує швидкість отримання даних. П’ятисекундне сканування, продемонстроване спеціалізованою системою RAYFace, потенційно має переваги в ситуаціях, коли пацієнту складно тривалий час зберігати нерухомість – після операцій, у дитячій практиці або при значних дефектах і деформаціях щелепно-лицевої ділянки.
Водночас доступність мобільної фотограмметрії робить її потенційно корисною для завдань, де не потрібна максимальна геометрична точність: попередньої оцінки, телемедичних консультацій, навчання або документування.
Дослідження виконали:
Публікація: Accuracy of seven three-dimensional facial scanning systems compared with cone-beam computed tomography: a pilot study
Дослідження медіаторів запалення є ключовим для розробки нових методик реабілітації, заснованих на індивідуальних особливостях кожного пацієнта
28 жовтня відбулося спільне засідання наукових гуртків Кафедри щелепно-лицевої хірургії та сучасних стоматологічних технологій Інституту післядипломної освіти та Кафедри описової та клінічної анатомії НМУ імені О.О. Богомольця
Доцент Роман Паливода поділився секретами успішного спікерства та психологією ораторського мистецтва
Публікація в журналі першого квартиля (Q1) свідчить про високий рівень наукового визнання українських фахівців
