Внутриротовые сканеры преобразуют физические поверхности зубов и десен в точные цифровые 3D-модели с использованием прецизионных оптических технологий. Понимание основных принципов, лежащих в основе этих систем, необходимо для оценки показателей производительности и расширения клинических приложений.
На сегодняшний день тремя основными технологиями внутриротового оптического сканирования (IOS) являются:конфокальная визуализация, структурированный свет, иактивное стереозрение.
Конфокальная визуализация
Конфокальная визуализация использует оптическое разделение для создания изображений с высоким-разрешением путем выборочного освещения и обнаружения света из определенной фокальной плоскости. Сканер фиксирует каждую четко сфокусированную точку слоя-за-точкой или линией-за-линией, а затем с помощью вычислений объединяет эти оптические срезы в полную 3D-модель.
Как это работает: сфокусированный источник света (обычно лазер или точно коллимированный светодиод) освещает крошечную точку или линию на поверхности зуба. Свет, отраженный от точной фокальной плоскости, проходит через точечную апертуру на фотодетектор. Свет, расположенный вне-не-фокуса, отвергается, поскольку он приходит не по фазе и в значительной степени блокируется. Эта выборочная фильтрация обеспечивает измерение только-точечных данных. Система быстро растрово-сканирует сфокусированный свет по поверхности и на различной глубине. Затем программное обеспечение реконструирует независимые сфокусированные точки данных в трехмерную модель,-часто описываемую как "сшивание точек-по{12}}точкам" или получение оптических срезов.
Источник света: Лазер (когерентный точечный источник) или коллимированная светодиодная матрица.
Сбор данных: растровый шаблон "точка-за-точкой или линия-за-линией, связывающий измерения интенсивности с соответствующими координатами x, y, z.
Разрешение по глубине: превосходное разрешение глубины с минимальным искажением изображения и выдающейся-детализацией-, что особенно ценно для подготовки полей.
Глубина резкости (ГРИП): По своей сути неглубокий из-за оптического сечения. Это обеспечивает высокую точность в фокальной плоскости, но требует тщательной техники оператора (постоянного рабочего расстояния и угла сканирующей-головки) при захвате глубоких бороздок или интерпроксимальных областей.
Аппаратная характеристика: Наличие движущихся оптических компонентов. Внутренний блок линз совершает быстрое возвратно-поступательное движение, издавая характерный свистящий или гудящий звук во время сканирования.
Репрезентативные продукты: серия 3Shape TRIOS, серия Align Technology iTero Element.
Заметное нововведение: 3Shape TRIOS 6 объединяет гиперспектральную технологию, которая проецирует белый свет, флуоресцентное излучение и волны ближнего-инфракрасного диапазона. Это обеспечивает реалистичную точность цветопередачи и улучшенную геометрическую реконструкцию во время-высокоскоростной съемки. Точность цветопередачи заметно улучшилась по сравнению с TRIOS 5.
Структурированный свет
Представьте себе, что вы проецируете точные прямые узоры из полос серого на скомканный лист бумаги. Полосы изгибаются и деформируются в зависимости от топографии поверхности. Анализируя захваченные образцы деформации, система вычисляет трехмерную-форму. Структурированные-световые сканеры выполняют этот процесс с высокой скоростью, быстро проецируя последовательность закодированных шаблонов для построения подробной 3D-модели.
Как это работает: проектор структурированного-света проецирует заранее заданные оптические узоры (параллельные полосы, сетки или сложные кодированные узоры) на объект (зубы и десны). Камеры, расположенные под калиброванными углами и расстояниями, фиксируют деформированные узоры. Используя принципы триангуляции и известную геометрию камеры проектора-, система вычисляет трехмерные координаты (X, Y, Z) точек поверхности на основе измеренной деформации рисунка.
Камеры: одна или несколько цифровых камер (обычно датчики CMOS или CCD). Разрешение, частота кадров и оптическое качество напрямую влияют на общую производительность и точность измерений.
Скорость сканирования: Высокая-скорость. Каждый цикл проецирования узора и-съёмки изображения охватывает большую площадь поверхности, что позволяет быстро выполнить полное-сканирование свода дуги.
Аппаратная характеристика: Никаких движущихся оптических компонентов. Замедленное-видео со смартфона часто показывает проецируемые много-линейные или сетчатые узоры. В типичных системах используется конфигурация с двумя-объективами-: один предназначен для проецирования, другой — для визуализации.
Представительские бренды iOS: Alliedstar, Shining 3D, Medit, Dexis и Aident (серия AI-30).
Основные преимущества структурированного-легкого маршрута: современные реализации обеспечивают высокую-плотность облаков точек, превосходную детализацию поверхности и высокую производительность на отражающих поверхностях зубов при использовании адаптивного освещения.
Aident AI-30, например, использует передовую технологию структурированного освещения, позволяющую достичь точности полной-дуги менее или равной 10 мкм, сканирования-истинных-цветов без порошка, интеллектуального обогрева против запотевания, сверхглубины резкости 20–25 мм и съемки со скоростью более или равной 30 кадрам/с. При весе всего 156–198 г он входит в число самых легких доступных наконечников, снижает утомляемость оператора и поддерживает открытый рабочий процесс STL/PLY/OBJ, который легко интегрируется с основным программным обеспечением CAD и стоматологическими 3D-принтерами Aident для комплексного решения «Сканирование → Проектирование → Печать».
Активное стереовидение
Бинокулярное зрение человека работает путем объединения слегка смещенных изображений каждого глаза для восприятия глубины. Сканеры активного стереовидения работают аналогичным образом, используя две или более камеры в качестве цифровых «глаз». Чтобы улучшить обнаружение особенностей на гладких поверхностях, таких как эмаль, эти системы обычно проецируют случайную световую текстуру (случайные точки-высокой плотности или тонкие сетчатые узоры). Искусственная текстура обеспечивает уникальные визуальные маркеры, которые камеры могут сопоставлять в разных полях обзора. Калиброванная геометрия камеры и триангуляция позволяют получить трехмерную реконструкцию с точностью менее -миллиметра-.
Как это работает: две или более синхронизированные камеры, расположенные в калиброванной стереосистеме, захватывают смещенные виды объекта. Активный проектор отображает неструктурированные или полу-структурированные узоры (естественные крапинки, псевдо-случайные точки или диффузные узоры) на поверхности полости рта, поскольку натуральной эмали часто не хватает текстуры, достаточной для надежного сопоставления. Программное обеспечение решает проблему соответствия, определяя гомологичные точки на изображениях камеры с помощью проецируемой текстуры. Триангуляция с использованием известных параметров камеры дает плотные трехмерные координаты поверхности.
Камеры: две или более высококачественных-камер CMOS с прецизионной оптикой. Разрешение, частота кадров и объективы с низким-искажением определяют точность данных.
Световой проектор (активное освещение): генерирует искусственную текстуру поверхности, а не кодирует геометрические данные (в отличие от структурированного света). Это уменьшает зависимость от естественной текстуры объекта.
Чувствительность к движению: может быть более чувствителен к движениям пациента или дрожанию рук оператора, хотя высокая частота кадров и программные алгоритмы-компенсации движения смягчают этот эффект.
Обработка текстур: Превосходно подходит для гладких, блестящих или невыразительных поверхностей, таких как беззубые гребни.
Вычислительные требования: сопоставление стерео-в режиме реального времени требует значительной вычислительной мощности (встроенные модули или мощный хост-компьютер).
Аппаратная характеристика: замедленное-видео обычно демонстрирует неравномерное пространственное распределение световых точек в поле проекции.
Репрезентативные продукты: iTero Lumina, Langcheng DL 300.
Заметное нововведение: Технология Multi-Direct Capture™ от iTero Lumina размещает шесть сканирующих модулей на кончике сканирующей головки, обеспечивая более широкое поле зрения и расстояние сканирования до 25 мм. Это помогает охватить сложную анатомию (узкое/глубокое небо, беззубые гребни, частично прорезавшиеся зубы) с меньшим количеством маневров. Расстояние до оператора и чувствительность к движению по-прежнему требуют тщательной техники работы в некоторых системах; другие реализации активного-стерео ориентированы на улучшенную обработку этих переменных.
Выбор правильной технологии для вашей практики
Каждая технология имеет свои сильные стороны:
Конфокальные системы отличаются разрешением по глубине и мелкой детализацией границ.
Системы структурированного-освещения обычно обеспечивают высокую скорость, большой охват на кадр и надежную производительность в сочетании с адаптивной оптикой и открытыми экосистемами.
Активное стереозрение обеспечивает хорошие результаты на поверхностях с низкой-текстурой и при все более широком поле зрения.
Для клиник и лабораторий, которые отдают приоритет полному цифровому рабочему процессу, открытым форматам данных, легкой эргономике,-безпудровому-цветному сканированию и полной интеграции с дизайном и 3D-печатью, структурированные-световые решения, такие как Aident AI-30, обеспечивают практический баланс клинической производительности и совокупной стоимости владения.
Готовы испытать современное внутриротовое сканирование в своей практике? Изучите Aident AI-30 и полные решения для сканирования → Дизайн → Печать на https://www.aident3d.com/. Запросите ценовое предложение или закажите демо-версию сегодня.
