Fortschritte in der Technologie können sich sowohl für Patienten als auch für Behandler positiv auf die Zahnheilkunde auswirken, insbesondere hinsichtlich der Qualität der Zahnpflege und der Vereinfachung von Verfahren. Technologische Fortschritte sind insbesondere in der digitalen Radiologie und der intraoralen digitalen Bildgebung spürbar.

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Auch die Behandlungsplanung hat von technologischen Fortschritten profitiert. In klinischen Fällen der ästhetischen Zahnmedizin wurde die Behandlung geplant, indem zweidimensionale (2D) intraorale Fotos geschnitten und in einer idealen Position platziert wurden. Diese Methode entwickelte sich später zur Verwendung digitaler Schablonen zur Positionierung und Größe von Pfeilerzähnen, die auf 2D-Digitalfotos auf einem Computerbildschirm überlagert wurden.

Für einige Fälle, in denen keine hohe Genauigkeit erforderlich ist, ist das extraorale Gesichtsscannen mit einem Mobiltelefon zu einer praktikablen und kostengünstigen Option geworden. Diese technologischen Entwicklungen sind besonders vielversprechend für Allgemeinmediziner, die möglicherweise nicht in eine teure Reihe digitaler Geräte investieren können. In diesem Artikel wird ein relativ einfacher und zugänglicher Arbeitsablauf beschrieben und demonstriert, der die Vorteile der digitalen 3D-Gesichtsmodellierung für Hausärzte nutzt.

Verwendung von Gesichtsscannern

Extraorale Gesichtsscanner werden seit 1939 eingesetzt. In den 1980er Jahren wurden grundlegende Computergrafik-Softwaretools entwickelt, die es Ärzten ermöglichen, Behandlungsergebnisse vor Beginn zu visualisieren und zu planen, insbesondere bei komplexen Fällen. Die damals verwendeten Gesichtsscanner und -techniken waren komplex und teuer, sodass ihr Einsatz äußerst begrenzt war. Im letzten Jahrzehnt wurden kompaktere Systeme entwickelt, die jedoch im Allgemeinen für den täglichen Gebrauch zu teuer waren.

In jüngerer Zeit sind Scanner für Mobiltelefone erschienen, sowohl in Form von Softwarelösungen als auch in Form kleiner Zusatzgeräte. Diese technologische Entwicklung ist sehr vielversprechend, insbesondere für allgemeine Zahnärzte, die nicht in der Lage sind, das nötige Geld oder die Zeit zu investieren, um komplexere Geräte und Verfahren zu kaufen und zu erlernen.

Der Zweck dieses Artikels besteht darin, einen einfachen und zugänglichen Arbeitsablauf zu erläutern, der die Vorteile des dreidimensionalen (3D) Gesichtsscannens für Allgemeinmediziner nutzt.

Extraorales Scannen

Das extraorale Scannen des Gesichts des Patienten wurde mittels Photogrammetrie und einer Objektverfolgungsanwendung (3D Creator, Sony Corporation, sonymobile.com) auf einem Mobiltelefon (Sony XZ1, Sony Corporation) in drei verschiedenen Positionen durchgeführt (Abbildung 1). Ein Gesichts- und Lächeln-Scan wurde durchgeführt, um die Lippenposition für die anschließende Lächelngestaltung zu bestimmen, während für die Ausrichtung (Zentrierung) mithilfe intraoraler Modelle unter Verwendung der Frontzähne als allgemeine Orientierungspunkte ein Lächeln mit zurückgezogener Lippe erforderlich war. Mit einem Intraoralscanner wurden hochauflösende digitale intraorale 3D-Farbbilder der oberen und unteren Zähne aufgenommen (Abbildung 2) (Condor, Condor Systems, Condorscan.com).

Foto 1. 3D-Scan des Gesichts in drei Positionen: (a) entspannte neutrale Position, (b) lächelnde Position, (c) versteckte Wangen. (d) Bild eines Mobiltelefons, das zum Scannen des Gesichts verwendet wird.

Abbildung 2: Mit einem Intraoralscanner wurden digitale Abdrücke der Zähne erstellt.

Gesichtsmodelle wurden als .OBJ-Dateien (Objektdateien) und .MTL-Dateien (Materialbibliotheksdateien) exportiert, während intraorale Modelle als .PLY-Dateien (Geometriedateiformat) exportiert wurden. Das Besondere an diesen Dateiformaten ist, dass sie neben 3D-Forminformationen auch Oberflächenfarbinformationen sowie ästhetisch wichtige Daten wie Textur und Schattierung speichern können. Anschließend wurde ein Open-Source-Kit zur Erstellung von 3D-Objekten (Blender, blender.org) hinzugefügt, um die extraoralen und intraoralen Modelle mithilfe einer Punkt-zu-Punkt-Ausrichtungsmethode zu kombinieren (Abbildung 3). Im lächelnden Gesicht des gescannten Patienten waren die Zähne verborgen. Anschließend wurden die Mittellinie und die Interpupillenlinie eingezeichnet. Die individuellen Oberkieferzähne wurden importiert, positioniert und auf die erforderlichen Werte angepasst (Abbildung 4).

Foto 3. Bild, das den Zentriervorgang anhand von Gesichts- (a) und intraoralen (b) 3D-Modellen zeigt. In jedem Modell wurden die gleichen Orientierungspunkte markiert und dann in diesem Fall paarweise von 0 bis 3 ausgerichtet. Das Ergebnis der Verschmelzung der beiden Modelle ist in der Seitenansicht (c) zu erkennen;

Foto 4: Bild, das einen Gesichtsscan und ein Lächeln mit virtuellen Zähnen zeigt. Die Zähne werden an ihre Größe und Position in Bezug auf die Mittellinie, die Interpupillenlinie und das gewünschte Verhältnis von Breite zu Länge angepasst.

Durch Veränderung der Formen und Positionen der Zähne wurden dreidimensionale Designs verschiedener Lächelnvarianten erstellt (Foto 5).

Foto 5: Bild, das drei verschiedene digitale 3D-Lächeln-Designs von Frontzähnen zeigt. Vordere und seitliche Ansichten bei 30 Grad: (a) schmale mittlere Schneidezähne mit einem Verhältnis von Breite zu Länge von 70 %, (b) mittlere Schneidezähne mit einem Verhältnis von Breite zu Länge von 78 %, (c) kurze mittlere Schneidezähne mit einem Verhältnis von Breite zu Länge von 90 % Verhältnis.

Diskussion

Der vorgeschlagene Arbeitsablauf bietet ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Integration der Vorteile des Gesichtsscans in die tägliche Praxis für die Behandlungsplanung und Patientenbildgebung. Die 2D-Fotografie war ein leistungsstarkes Werkzeug zur Dokumentation von Fällen und zur Diskussion von Behandlungsoptionen mit Patienten und anderen Kollegen. Mit dem Aufkommen von Digitalkameras und Mobiltelefonen ist dieses Tool für fast jeden Zahnarzt verfügbar geworden. Obwohl Mobiltelefone nicht die gleiche Bildqualität wie digitale Spiegelreflexkameras (DSLR) bieten können, nutzen viele Zahnärzte sie aufgrund ihrer geringeren Kosten und akzeptablen Bildqualität. Darüber hinaus sind die in diesem Arbeitsablauf vorgeschlagene Genauigkeit des Gesichtsscans und die Ausrichtungsmethode zwar nicht so gut wie bei speziellen 3D-Gesichtsscannern, der Prozess kann jedoch ausreichen, um verschiedene Behandlungsmethoden zu simulieren und sie mit Patienten zu besprechen, da eine hohe Genauigkeit für diese Methode nicht von entscheidender Bedeutung ist .

Das aktuelle Lächeln-Design-Protokoll besteht darin, ein zweidimensionales digitales Foto des lächelnden Gesichts des Patienten anzufertigen und die ideale Form der Vorderzähne zu zeichnen oder ein vorhandenes Modell der Zähne über das Lächeln des Patienten zu legen. Trotz des Mangels an hoher Präzision, der Einschränkungen dieser 2D-Methode und der Subjektivität, die dem Prozess der Positionierung und Größenbestimmung von Dentaldesigns innewohnt, kann die Möglichkeit, Patienten in den Designprozess einzubeziehen und ihnen simulierte unterschiedliche Perspektiven zu zeigen, die Akzeptanzraten erhöhen und helfen, Konflikte nach der Behandlung zu vermeiden.

Hinzu kommt der Vorteil von 3D, der die Darstellung ästhetischer Ergebnisse aus allen möglichen Betrachtungswinkeln ermöglicht, was den Realismus der digitalen Lächelnmodellierung zweifellos weiter steigern wird. Der nächste Schritt könnte die Möglichkeit sein, die entwickelten virtuellen Modelle im 3D-Format zu drucken und dann Silikonschlüssel und tatsächliche Modelle für ästhetische Arbeiten zu erstellen. Der nächste Schritt darüber hinaus wäre, mithilfe von 3D-Daten die Farbe des idealen Lächelns zu bestimmen und ästhetische Komposit- oder Keramikrestaurationen automatisch in 3D zu drucken.

3D-Scannen

Das 3D-Scannen von Mobiltelefonen kann ein kostengünstiges und schnelles Werkzeug für bestimmte Anwendungen sein, die keine hohe Präzision erfordern, wie z. B. Patientenaufklärung und 3D-Lächelndesign. Mit dieser praktischen Methode können Allgemeinzahnärzte Behandlungsoptionen in 3D an virtuellen Patienten entwickeln und von den immer größeren Vorteilen der digitalen Zahnheilkunde profitieren.

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