Автореферат и диссертация по медицине (14.00.21) на тему:Морфометрическая диагностика в стоматологии с использованием метода координат и стереосъемки

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СССР

Всесоюзное научно-производственное объединение - СТОМАТОЛОГИЯ "

На правах рукописи

ИСТОМИНА Алевтина Васильевна

МОРФОМЕТРЙЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА В СТОМАТОЛОГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КООРДИНАТ И СТЕРЕОСЪЕМКИ

14.00.21 — Стоматология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва —1991

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте стоматологии Всесоюзного научно-производственного объединения "Стоматология".

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор медицинских наук В.П.ИППОЛИТОВ

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ: кандидат технических наук Е.И.КАЛАНТАРОВ

ОЗЩИАЛШЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор медицинских наук, профессор В.С.АГАПОВ, доктор медицинских наук, профессор В.А.ЗАГОРСКИЙ

ВЕДУЩЕЕ НАУЧНОЕ УЧРЕНДЕНИЕ: Тверской Государственный медицинский институт МЗ РСФСР

Защита состоится " СС/ЭгЪС/О 1992 г. в ___ часоЕ

^иХЩШИ 1992 г. >го совета (Д 074.14.01]

на заседании Специализированного совета (Д 074.14.01) при Всесоюзном научно-производственном объединении "Стоматология" по адресу: 119840, ГСП-3, г.Москва, Г-21, ул.Тимура Фрунзе, 16.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНПО "Стоматология'.'

Автореферат разослан " $$" 1991 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор медицинских наук

И.А.НЖОВА

■----------" ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность исследования. Работа посвящена изучению более совершенных способов определения и представления измерительной информации с использованием математического моделирования применительно к ыорфометрической диагностике (ММД). Измерительная информация для определения геометрических характеристик челюстно-лицевой области (ЧЛО) необходима при изучении закономерностей роста и развития костей лицевого скелета, диагностике различных деформаций, составлении плана лечения и контроле его результатов, моделировании недостающих частей лица, автоматизации лечебных манипуляций, получении юридической документации.

Современный этап развития стоматологии характеризуется значительным прогрессом в разработке методик восстановления нарушенных форм ЧЛО. Разработан ряд новых конструктивных операций на лицевом скелете. Получили развитие методы устранения деформации лица с применением скульптурно-ыоделированных имплантатов. В челюстно-лицевой ортопедии накоплен большой опыт как в лечении, так и в эстетике протезирования. В ортодонтии широкое применение находят функциональные методы лечения челюстно-лицевых аномалий и усовершенствованные конструкции несъемных дуговых аппаратов.

Однако, при реализации этих методов, определение норм и патологий выполняется простейшими способами, которе не всегда позволяют с высокой степень» точности планировать лечение и характеризовать остаточную патологию. Решение многих задач ММД,в том числе и определение норм, связано с совместной обработкой измерительной информации, относящейся непосредственно не только к области исследования, но и к радом расположенным элементам в ЧЛО.. Отсюда возникает проблема синтезирования измерительной информации в единую мо-

даль и представление этой модели в системе координат, не изменяющейся во времени и обеспечивающей наибольшую информативность в определении различных геометрических характеристик зубочелюстной области. Вопросы синтезирования измерительной информации и ее представления в стоматологии до сих пор не нашли достаточного отражения, хотя эти проблемы и были сформулированы в публикациях (M.L.Jones et all, 1980; D.K.Б.Medre, 1983; T.Wada et all, 1984). Решение этих проблем связано с более совершенными способами получения и обработки измерительной информации, которые начали использоваться в технике, гоодезии и картографии (А.Н.Черний, 1981;

A.Н.Лобанов, 1984; Е.И.Калантанов, 1985), где за основу получения исходной измерительной информации принята сгереосьемка и аналитические методы ее обработки, связанные с использованием координатной формы представления, однако нет разработок применения аналогичных методик для ШД в стоматологии. Неоднократно ставился вопрос

о более полном привлечении математического аппарата для решения диагностических задач, которые до настоящего времени решаются гла-зомерно и субъективно. Такие попытки имеются (H.H.Гаража и С.Н.Гаража, А.Я.Голышев, В.И.Семенников, 1987; А.И.Матвеева с соавт.,

B.И.Шульженко с соавт., 1990), но, в основном, в отечественной стоматологии электронно-вычислительная техника используется только при расшифровке ТРГ и получении текстовой информации из банка данных по историям болезни. Данные зарубежной литературы свидетельствуют о Солее широком использовании коыпьвтеров в НМД (A.c.Huddart et all, 1971; W.H.Krogman, .1972; H.J.Shenk et all, 1986; R.Crauford, к.Takada et all, 1988 и другие), однако, алгоритмы решения задач не публикуются. Разработка отечественных алгоритмов определения различных геометрических характеристик ЧЛО с. оценкой их точности позволит значительно расширить применение ЭВМ в стоматологии.

Цель исследования - совершенствование ыорфометрической диаг-шстики в челюстно-лицевой обтвсти.

Задачи исследования: !. Усовершенствование способов определения ыорфоыегрических характеристик челюстей и лица. !. Изучение координатного мзтода представления измерительной информации. Обоснование выбора системы координат головы (СКГ) для решения задач стоматологии, í. Определение индивидуальных иорфометрических характеристик ЧЛО. ^ Уточнение характеристики формы зубной дуги (ФЗД). Определение среднестатистической ФЗД у детей в период временного прикуса. '. Усовершенствование простейших и планиметрических инструментов в стоматологии.

1. Разработка аппаратуры и методов стереосъемок, их синтезирование. '. На основе изучения морфометрических характеристик ЧЛО разработка ортодонтических аппаратов. I. Определение закономерностей роста. Прогнозирование характеристик роста лица.

Экспериментальная проверка методов МИД, которая необходима для оценки достоверности разработанных методов и для выработки практических приемов и рекомендаций.'

Научная новизна. Впервые представлено обоснование СКГ для рвения задач стоматологии на" основе матрицы poeta и ее собственных (екторов.

Впервые на основании математической обработки координат всех иеющихся антропометрических точек головы с учетом их симметрии патологии дано точное положение 3-х взаимно перпендикулярных ко-'рдинатных плоскостей у каждого индивидуума.

Впервые изучены закономерности морфологического перемещения

- 6 -

элементов ЧЛО в СКГ по мере роста черепа.

Впервые сгруппирован комплекс ыорфометрических показателей длп костных и мягкотканных структур, характерных для детей с односторонней сквозной расщелиной губы, альвеолярного отростка и неба в динамике.

Установлено, что ФЗД в проекции на гнатическую и медианную плоскости как временного, так и постоянного детского прикуса представляет собой эллипс с соотношением полуосей, равным 1,25, являющимся индексом зубной дуги, а проекция на кондиллярную плоскость представляет собой кривую скольжения, образованную дугами окружности.

Разработан координатный способ определения различных геометрических характеристик ЧЛО - ох-резков, углов, плопрдей, объемов, единой окклюзионной линии (ЕОЛ), рельефа поверхностей и изменения их форм. Разработано определение рельефа поверхности лица контактным способом. Усовершенствован способ стереофотограмыетрического (СФГМ) определения морфометрических характеристик, основанных на съемке различных ракурсов лица, верхней и нижней челюстей и объединение их в общую модель ЧЛО. Разработан способ стереосинтеза кожных и костных структур, основанный на стереофотосъемке и стерео-рентгеновской съемке и устройство для его осуирствления. Разработан способ аналитического синтезирования изображений наружных и внутренних структур ЧЛО и черепной областей, полученных различными методами по общим точкам. Разработано математическое моделирование личной нормы и патологии. Разработан способ и устройство для определения окклюзионной поверхности и соотношения челюстей, а также способ определения положения оси вращения височно-нижнече-люсткого сустава относительно отдельных зубов и разработаны орто-донтическис аппараты для лечения сагиттальных и вертикальных ано-

алий. Разработана классификация антропометрических ориентиров ■оловы и признаки классификации способов определения измеритель-[ой информации и форм ее представления.

Практическая значимость. На основании результатов исследова-гия предложено математическое решение получения СКГ по способу [аименьших квадратов, объединения стереопар, полученных неюстиро-зиными камерами фотоаппаратов. Найдены математические решения щределения норм и патологий, даньг алгоритмы реиения задач.

Разработаны способы определения ФЗД; окклюзионной поверхнос-■и и взаимного расположения элементов челюстей; способ стереофото-■ьемки; стереосинтеза; аналитический способ интегральной морфомет-1ической диагностики ЧЛО. Определена матрица роста.

Разработаны устройства для определения ФЗД, окклюзионной по-юрхности, взаимного расположения элементов челюстей, осущэствле-[ия способа стереосинтеза.

Разработаны ортодонтические аппараты для лечения вертикальных I сагиттальных аномалий.

Предложена классификация антропометрических ориентиров и примаки классификации способов определения измерительной информации I форм ее представления.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссерта-[ионной работы были доложены на семинаре Всесоюзной школы передово-•о опыта (ВДНХ, 1986 г.) на базе Всесоюзного центра по лечению де-■ей с врожденными пороками развития лица и челюстей; на совместим заседании сотрудников кафедры ортодонтии ОУС ВНПО "Стоматоло-■ия" и курсантов, обучающихся на цикле усовершенствования врачей 1991 г.).

Диссертационная работа апробирована на совместном заседании :отрудников научно-клинического отдела, ортопедической стоматоло-

гии, ортодонтического отделения поликлиники, рентгенологии, терапевтической стоматологии ЦНИИС и кафедры хирургической стоматологии ФУС BffilO "Стоматология" 4 октября 1991 г.

Публикации. По теке диссертации опубликовано б статей, получено 4 авторских свидетельства на изобретения, I приоритетная спра: ка и I положительное решение на изобретение, 8 удостоверений на рационализаторские предложения.

Внедрение. Результаты исследования внедрены в практику работы научно-клинического отдела ЦНИИС, ортодонтического отделения поликлиники детского и подрасткового возраста ЦНИИС, Всесоюзного центра по лечению детей с врожденными пороками развития лица и челюстей, детской городской больницы te 41, поликлиники института атомной энергии им. И.В.Курчатова, выполнен договор по социалистическому научно-техническому содружеству между ЦНИИС и МИИГАиК.

Связь задач исследования с проблемным планом научного совета по стоматологии АМН СССР. Работа выполнена в научно-клиническом отделе ЦНИИСтоматологии МЗ РСФСР, te государственной регистрации темы 01860027911.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на стра-

ницах машинописного текста, содержит 15 таблиц и 30 рисунков. Она состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Последний включает 251 источник, из которых 118 иностранных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал исследования. Для решения поставленных задач нами было проведено обследование 540 пациентов, из них 502 детей и 38 взрослых. Здоровые дети от 3-5 лет обследовались в детских садах Бабушкинского района г.Москвы. Морфометрическая характеристика

ЧЛО осуществлялась на основании: слепков с челюстей, снятых аль-гинатныии массами и полученных гипсовых моделей; слепков с челюстей, снятых термопластиной; стереопар лица и зубных рядов. Через 12 лет у тех не детей произведена повторно стереофотосъемка. Дети с пороками развития лица обследовались в детской городской больнице № в возрасте от 3-15 лет, у которых были получены слепки альгинатными массами и с помощью термопластины, а также стереопары лица и челюстей. Больные были разделены на Ц группы: I) с изолированной расщелиной язычка и мягкого неба; 2) с изолированной расщелиной мягкого и твердого неба; 3) со сквозной односторонней расщелиной губы, альвеолярного отростка и неба; 4) с двусторонней расщелиной неба. В научно-клиническом отделе ЦНИИС обследовались пациенты от 20 лет и старше с врожденной несимметричной деформацией, односторонней посттравматической деформацией и посттравматической деформацией средней зоны лица, а также с болезнью Ыаделун-га. Взрослые пациенты обследовались контактным способом с использованием стоматологического штангенциркуля и контурного измерителя и дистанционным способом о использованием стереофотографической и стереорентгеновской съемок.

Произведено всего 1780 съемок, из них: контактным способом -338; слепковым способом - 582;' дистанционным способом - 960. Всего произведено 18272 измерений.

Распределение обследованных по нозологическим фермам и перечень использованных у них способов МИД представлены в таблице № I.

Собственные методы исследования. При выполнении данной работы были усовершенствованы и разработаны методы получения исходной измерительной информации, ее синтезирования и определения различных геометрических характеристик. На основе анализа скалярных, планиметрических и стереометрических способов определения исходной

ТАБЛИЦА № I. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА ИССЛЕДОВАНИЯ

¡Возраст !Кол-во ! (лет) !пациен-! !тов !Кол-во!Кол-во !съемок!измере ! ! ний

3-5 100 200 2000

3-5 35 35 450

11-15 35 35 530

3-5 150 400 5000

15-17 50 300 3000

8-15 12 12 60

5-15 30 30 394

3-5 100 200 2000

3-15 30 220 2800

3-15 10 10 200

20 и 8 80 80

старше

20 и 23 158 158

старше

25 и 5 10 250

старше

45 и 2 90 1350

старше

Aj Перечень заболеваний | i !

Методики морфометрической диагностики

I. Ортогнатический прикус (без патологии лица)

2. Сагиттальные аномалии прикуса

3. Вертикальные аномалии прикуса

4. Изолированная расщелина неба

5. Сквозная одностороняя расщелина неба

6. Двусторонняя расщелина неба

7. Врожденная несимметричная деформация

8. Односторонняя посттравматическая деформация

9. Посттравматическая деформация средней зоны лица

1П. Болезнь Ыаделунга

Способ определения формы зубной дуги

Способ определения окклюзионной поверхности и взаимного расположения челюстей

Стереофотограмметрический метод, включающий определение матрицы роста

Способ корригирования суставной оси

аномалий

Способ определения формы зубной дуги

Аналитический способ интегральной мор-фометрической диагностики

Способ определения окклюзионной поверхности и взаимного расположения челюстей

Контактный способ с использованием стоматологического штангенциркуля

Контактный способ с использованием контурного измерителя лица

Способ стереосинтеза

Дистанционный способ регистрации изменения рельефа поверхности лица и шеи

0

1

ВСЕГО

540 1780 18272

змарительной информации ЧЛО был разработан координатный стерео-:етрический слепкозый метод определения окклюзионной поверхности взаимного расположения челюстей (приор, справка № 4417356/14» 988 г.), основанный на получении отпечатков одновременно верхних нижних зубов в действительном прикусе.

Дальнейшее усовершенствование способов определения геомег-рижских характеристик привело к стереофотограмметрическому методу, :оторый был принят в качестве основного при получении изыеритель-;ой информации, позволяклдим в наиболее полной мере использовать :оординатное представление, математическую обработку информации, интезишвать результаты измерений, полученных различными методами.

В работе значительное место уделено рассмотрению вопросов азработки съемочной аппаратуры (рац.удост. К» 354, 1987 г.) и ест-объзктов (рзц.удост. К» 355, 1987 г.), методики стереосъемки :ица и челюстей, фотограмметрической обработки полученных стерео-ар на стереокомпараторе и универсальных стерзоприборах, математи-еской обработки результатов фотограмметрических измерений и спре-еления морфометрических характеристик ЧЛО. Математическая обработ-а результатов измерений была связана с объединением отдельных тереопар в блочную модель ЧЛО и представлением ее в единой систе-е координат. Это выполнялось по общим точкам, не менее 3-х, не ле-ащих на одной прямой. По координатам блочной модели опоеделялись орфометрические характеристики.

Принцип объединения отдельных стереомоделей в блочную модель авел на. мысль разработки способа стереосинтеза (авт.свид-во СССР 1 1565482, 1990 г.), позволяющего объединять измерительную инфою-ацию стереофохосъемки и стереорентгеновской съемки и получать интезированную стереоскопическую модель наружных и внутренних труктур ЧЛО. Для реализации этого способа были предлонены стерео-

фотоустановка, ориентирующее устройство для головы и стереорент-гоновская установка с использованием створных направлений и створных плоскостей.

Решение морфометрических задач в стоматологии наиболее целесообразно, если оно представлено в СКГ. Предлагается медианно-гнатическая СКГ (рис. I), которая отличается от известных тем, что сагиттальная плоскость заменяется на медианную, являющуюся практической индивидуальной плоскостью симметрии, так как она определяется с использованием статистического метода (способа наименьших квадратов) по всем имеющимся точечным ориентирам с учетом патоло-гичности отдельных элементов. Горизонтальная плоскость заменяется на гнатическую, перпендикулярную медианной и проходящую через под-носовую и кондиллярные точки. Третья плоскость перпендикулярна двум остальным и проходит через кондиллярные точки.

Дальнейшее развитие разработанных предложений нашло отражение в аналитическом способе интегральной Ш1Д челюстно-лицевых аномалий (положительное решение на заявку № 4733363/14, 1990 г.), в котором реализованы возможности аналитического (цифрового) морфометрическо-го решения задач по синтезировании различных видов стереосъемок, определению большого числа геометрических характеристик с оценкой их точности. В этом методе излагается порядок практических действий по выполнению подготовительных работ и стереосъемок; приводятся алгоритмы по определению координат точечных ориентиров, построения единой геометрической модели, определения индивидуальной СКГ и индивидуальной нормы эубочелюстной области, в которую входит определение ФЗД, кривых неба, векторов патологии, определяющих углы разворота отдельных элементов и положение осей вращения, что, в свою очередь, позволяет рассчитывать точки приложения, направления и величины сил при хирургическом вмешательстве или при конструиро-

РИС.1 СИСТЕМА КООРДИНАТ ГОЛОВЫ

иннии лечебных аппаратов.

Под индивидуальной норной подразумеваются такие геометрические формы ЧЛО, которые обеспечивают выполнение необходимых функций и при этом субъект испытывает удовлетворение от восприятия внешнего облика лица. Методика определения индивидуальной нормы мохат быть использована для определения среднестатистических норм, которые служат в качестве отправного материала для индивидуальной ММД. Уклонение индивидуальной нормы от среднестатистической ыоявт превышать допустимые дисперсии, которое расценивается не как патология, а как отличительная черта субъекта.

Аналитическим способом определяется матрица роста, даются формулы для решения и обоснования целесообразности использования ме-дианно-гнатической СКГ для МВД зубочелюстной системы.

Анализ существующих и вновь разработанных методов МВД с целью упорядочения изложения материала позволил сформулировать признаки для классификации способов определения и представления измерительной информации, которые представлены в таблице № 2. .

Результаты исслодования. Прежде чем изложить результаты, полученные при использовании различных видом 1ШД, приводим классификацию антропометрических ориентиров головы, представленную в таблице № 3, которой мы пользовались в ваших исследованиях. Б sty классификацию включены как хорошо и давно известные кожные и костные антропометрические ориентиры, так и такие, которые редко употребляются в стоматологии*или не находят в работах различных авторов точной идентификации. Наша .классификация содержит перечень не только точечных ориентиров, включающих антропометрические и дополни те ль-

I ,

ные точки, но и линии: прямые, профильные и пространственные, а также набор поверхностей и плоскостей, применение которых, по нашему мнению, облегчает и уточняет размещение головы, черепа или отдельных областей и фрагментов в системе координат.

ТАБЛИЦА № 2. КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ.СШЕДЕЛЕНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Признаки классификации способов определения исходной.! Форыы представления измерительной измерительной информации ! информации

I. ВИД ОПРЕДЕЛЕНИЯ а) скалярный I. СКАЛЯРЫ (ОТРЕЗКИ, ИНДЕКСЫ, УГЛЫ)

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ б) планиметрический 2. КАТАЛОГ КООРДИНАТ

ИНФОРМАЦИИ в) стере ометрический 3. ОРТОГОНАЛЬНЫЕ ПРОЕКЦИИ НА

2. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ • а) контактный ПЛОСКОСТИ

б) дистанционный 4. ПРОФИЛИ СЕЧЕНИЙ

в) слелкозый 5. УРАВНЕНИЯ ПЛОСКОСТЕЙ, ПЛОСКИХ И

ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КРИВЫХ

3. СТЕПЕНЬ БЕЗОПАСНОСТИ а) безопасный 6. ВЕКТОРЫ

' б) лучевая опасность 7. СТЕРЕОМОДЕЛЬ

в) травматичность 8. СИНТЕЗИРОВАННАЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКАЯ

4. ТОЧНОСТЬ ПОЛУЧЕНИЯ а) высокоточный МОДЕЛЬ НАРУ2Н0Й И ВНУТРЕННЕЙ

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ б) точный СТРУКТУР ЛИЦА

ИНФОРМАЦИИ в) низкоточный 9. ЦИФРОВАЯ МОДЕЛЬ

5. СКОРОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ " а) скоростные 10. МАТРИЦА РОСТА

И ПОЛУЧЕНИЯ ВСЕЙ б) средней скорости

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ в) длительные

ИНФОРМАЦИИ

ЬИССУРНЫЕ БУГОРКОВЫЕ 1АРУ38НЫЕ

ОПОРНЫЕ КСНТУРНЫЕ УСЛОВШЕ СВЯЗУЮЩЕ

сечение профиля лица. сечение профиля нёба. 1натическое сечшие франкфуртское сечение

физиономическая линия лица морфологическая линия лица бробно-скуловая нишечелюсшая скклюзионная

поверхность морфологических оедасий поверхность отдельных элшентсв'

СККЛШИСННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ-

еевателшо-анат шйческ ая поверхность-

франкфуртская камперовская шатичесш скклюзишная нихнечелюсшая верхненосовая

орбитальная-уиная-кошшненая-туберальная-носовая-

I САГИТТАЛЬНАЯ

1 медианная"

- IV -

При определении ФЗД слепковым методом (рац.удост. fe 358, 1987 г.) с использованием гипсовых моделей здоровых детей с временным прикусом было установлено, что наиболее близкой в аппроксимиру-ящзй ФЗД были элипсы. При исследовании ФЗД по точкам ЕОЛ (рац. удост. te Збб, 1987 г.) было выявлено характерное совпадение отношений большой и налой полуоси эллипса, равное 1,25, названное индексом отношения полуосей эллипса, являющегося среднестатистической нормой. Результаты исследований зубной дуги временного прикуса у детей с изолированной расщелиной неба показали, что при наличии расщелины язычка и мя1«ого неба ФЗД эллипсоидная как на верхней, так и га нияней челюстях с индексом также равным 1,25; а при наличии расщепины твердого неба нижняя зубная дуга эллипсоидная, а верхняя - параболическая, являющаяся аномалийной и эта форма связана с повышенной кариозностыо.

У детей с двусторонней расщелиной неба векторы патологии для зубов верхней челюсти определяются относительно нормального нижнего зубного ряда слепковыц способом с использованием термопластины, при этом были получены отпечатки зубов в действительном прикусе, измерены координат х, у, г точек ЕОЛ зубов верхней и нижней челюстей и вычислены вектор! коррекций. В таблице № 4 показаны значения векторов коррекций в. цифровой форме для зубов верхней челюсти у ребенка Т. 3-х лет.

Таблица №

1

зубных точек { X MU ! ! Z мм

О 4,00 -6,10 3,50

III л -3,00 -1,80 -3,90

III 3 7,40 2,15 -3,20

1У d -1,05 -1,10 ' -1,00

1У s 4,05 0,05 -1,20

У <1 0,35 -1,50 0,50

У s 0,30 -0,10 0,20

Векторы коррекций конкретизируют диагноз и позволяют найти точки приложения и направления сил для перемещения аномалийно расположенных зубов, используемых при разработке ортодонтических аппаратов (рац.удост. № 370, 1987 г.} авт.свид-во СССР te 1438759, 1988 г.; авт.свид-во СССР ft 1463270, 1989 г.; авт.свид-во СССР » I49I50I, 1989 г.).

Далее в работе представлены результаты исследования по изображению рельефа поверхности лица и прилегающих областей контактным и дистанционным способами. При контактном способе использовались стоматологический штангенциркуль и контурный измеритель лица (рец. удост. fe 359 и 360, 1987 г.)» Профиля сечений лица у пациентов с односторонней посттравматической деформацией были получены с помощью контурного измерителя, затем переносились на бумагу. Патология определялась на основе сравнения со здоровой половиной лица, для чего нормальный профиль перенесен на больную половину лица. Информация наглядна, но не обладает высокой точностью из-за контактности и плакиметричности представления. В данном случае затруднено определение векторов патологии в СНГ.

Обследование больных с синдромом Маделунга осуществлялось дистанционным способом с использованием СФ1М. Были получены стереопары до операции, после операции и далее череэ день в течение месяца. Стереопары позволяют врачу стереоскопически воспринимать изменение поверхности лица и шеи, происшедшие в результате оперативного иссечения жировой ткани и в результате распространения застойного отека после операции. Изменение поверхности было представлэно в графической форме в виде горизонталей, а изменение координаты X в отдельных точках показано цифрами.

Способ стереосинтеза был применен для ММД больных с посттравматической деформацией средней зоны лица. Достоинство способа сос-

тоит в возможности объемного рассматривания наружных и внутренних структур ЧЛО одновременно, позволяющего гаглядно оценить состояние изучаемой зоны, определить точные границы области повреждения костных и мягких структур лица, осуществить вынос линии перелома или неправильно сросшихся костных швов на ковдую поверхность, определить причины истонченных мягких тканей в области травмы, а при рассматривании глазницы совместно с рвсполокзнным в ней глазным яблоком, составить план восстановления его в нормальное положение с заранее изготовленный, согласно полученным размерам, имплантатом под глазное яблоко. Полученный числовые значения векторов патологии перечисленных структур уточняют диагноз и поаволявт составить подробный план оперативного вмешательства. При использовании цветной фотографии становится возможным дешифрировать физиономическую характеристику кокного покрова в области патологии: ее окраску, рубцы, морщинки, выраженность кожных, складок, тургор кожи, состояние воспалительной кожной поверхности, изменение ее во времени и т.д. Получаемая измерительная информация в единой системе координат данным способом позволяет точно количественно определить геометрические характеристики структур и их относительного расположения. Все это обеспечивает повышение достоверности диагностики и совершенствование лечения больных,.

Аналитическим методом обследовались дети со сквозной односторонней расщелиной неба и здоровые дети по стереофотосъеикам каждого из них в 3 года и 15 лет. Стереопары разных ракурсов лица и зубных рядов синтезировались в общую модель по изображениям тест-объектов.

Результаты фотограмметрической обработки стереопар ребенка И., 15 лет со сквозной односторонней расщелиной губы, альвеолярного отростка и неба, получившего хирургическое и ортодонтическое ле-

чение позволили выявить следующие количественные характеристики патологии: уменьшение высоты (у) альвеолярного отростка малого фрагмента и ступенчатость верхней окклюзионной поверхности на 6 ми; поворот малого фрагмента вокруг оси X на - 13° и вокруг оси г на +7°; смещение верхней межреэцовой точки по оси X на - 4 мм; искажение ФЗД, искривление нижней окклюзионной поверхности по форме верхней, наклоны верхней и нижней окклюзионных поверхностей по оси г на +5°; поворот нижнего зубного ряда и {села нижней челюсти вокруг оси у на +6°; поворот нижней челюсти |1 округ оси г на +5°; смещение подбородка на 9 мм по оси X; укорочение левой восходящей ветви нижней челюсти на 7,5 ам; различия нижнечелюстных углов на 15°; поворот губной линии вокруг оси г на +10°, Таким обрезом, сквозная односторонняя расщелина неба определенным образом изменяет весь челюстно-лицевой скелет. Патология как бы запрограммирована. Анализ последовательности ыорфометрических нарушений в развитии патологического процесса позволил выделить синдром зтой патологии:

- недоразвитие малого фрагмента версией челюсти;

- ступенчатость ее окклюзионной поверхности;

- изменение ориентации нижней челюсти и ее деформация по форме искаженной верхней челюсти;

- асимметрия лица.

Изучение состояния зубочелюстно-лицевой области у 30 детей различного возраста со сквозной односторонней расщелиной неба подтвердило наличие синдрома, выраженного в той или иной степени в зависимости от эффективности проведанного ортодонтического лечения.

Аналитическим методом определялась индивидуальная норма. В качестве примера представлены координаты антропометрических ориен-

РИС. 2-А РИС. 2-Б РИС. 2-В

ПРОЭЩИЯ НА ШШЧЕСКЛ) ПРОЕКЦИЯ НА МЕДИАШШ) ПРОЕКЦИЯ НА КСВДЩЛЯИУЮ

ПЛОСКОСТЬ шоскосъ " ПЛОСКОСТЬ

- гг -

тиров общей модели ребенка А., 13 лет с односторонней сквозной расщелиной неба, объединяющих б стереопар лица и челюстей. Выбор СКГ был осуществлен по всем имеющимся точечным ориентирам по способу наименьших квадратов с учетом патологий, позволившим определить коэффициенты уравнения ABC медианной плоскости, координаты х, у, г начала системы координат общей модели и матрицу направляющих косинусов для перехода к индивидуальной СКГ. Далее, используя полученные координаты х и z зубов нижней челюсти было найдено уравнение эллипса, представляющее проекцию Индивидуальной ЕОЛ на гнатическую плоскость (рис. 2-А), по периметру этой дуги был размещен зубной ряд. Используя координаты y и 2 найдено положение скклюзиониой плоскости в СКГ. Проекция ФЗД на медианную плоскость представлена эллипсом с соотношением полуосей с индексом 1,25, один из фокусов которого находится в центре глазницы, а другой - на линии, соединяющий центр глазницы и суставную точку (рис. 2-Е). Используя координаты х и Y построена зубная дуга в проокции на кондиллярную плоскость (рис. 2-В), которая представляет собой кривую скольжения, образованная соединенными дугами окружностей. Затем были получены векторы коррекций для зубов верхней и нижней челюстей, определены координаты осей вращения и их углы поворота фрагментов челюстей. Эти величины использовались для составления плана хирургического, ортодонтического и ортопедического лечения.

Применение аналитического метода для обследования группы здоровых детей различных возрастов позволило определить такую геометрическую характеристику (помимо указанных) как закономерность роста. В качестве закономерности роста использовались матрица аффинных преобразований, названная матрицей роста и полиноминальные матрицы. Матрица роста определялась по 3-м одноименным некомпла-

нарным векторам. Результаты математических расчетов показали, что наибольший рост за период от 3-х до 15 лет идет по оси г медиан-но-гнатической СКГ. Челюстная зона растет по оси ъ на 29,5$, а по оси у на 19%. Средняя зона растет почти одинаково как по оси 1 , так и по оси у . Рост физиономического лица в 2 раза больше по оси г, чем по оси у .

Для обоснования выбора СКГ применительно к решению задач МВД зубочелюстной области выполнен анализ матрицы роста, найденной по антропометрическим ориентирам, характеризующим эту область (подно-совая, подбородочная, левая и правая кондиллярные). Если удачно выбрана система координат для какой-либо области, то матрица роста является диагональной и ее собственные векторы направлены по осям х, у и ъ. Собственные векторы челюстной области практически совпадают а осями х, у и 2 ыедианно-гнатической СКГ. Для сравнения были найдены собственные векторы матрицы роста при использовании франкфуртской СКГ для той же области. Два собственных вектора этой матрицы совпадают с осями соответственно х и у, а третий собственный вектор не совпадает с осью г на 48,7°. Если матрица роста не имеет диагонального вида, то это означает, что с ростом прямоугольная система координат преобразуется в косоугольную.

Отсюда следует, что наиболее стабильно» для зубочелюстной области является медианно-гнатичвская СКГ. Эти положения и обусловили целесообразность использования предлагаемой СКГ для решения зу-бочелюстных задач.

ВЫВОДЫ

I. В результате выполненных исследований установлено, что наиболее полная и достоверная НМД ЧЛО возможна при использовании стереометрических методов получения измерительной информации, координатного представления и синтезирования ее в общую модель.

2. Координатный катод изучения морфометрических характеристик обеспечил решение кногих геометрических задач, в ток числе и обоснование выбора СКГ. На основании матрицы роста обоснован выбор СНГ с медианной, гнатической и кондиллярной плоскостями, у которых в период от 3-х до 15 лет собственные векторы не меняют своего направления, она близка к диагональной и поэтому является стабильной и предпочтительной.

3. Аналитический способ интегральной ММД, основанный на стереосъемке различных ракурсов лица, челюстей и (объединении в общую модель с использованием результатов измерения, полученных другими методами, позволяет дать точное положение 3-х координатных индивидуальных плоскостей в СКГ, на основе которых возможно построение индивидуальной формы зубной дуги, неба, определение векторов патологии . Эти данные помогают планировать хирургическое, ортодонтичес-кое и комплексное лечение и создавать индивидуальные конструкций ортодонтических аппарат ов. Кроме того, способ позволил выявить синдром сквозной односторонней расщелины неба у детей от 3-х до

15 лет, что свидетельствует о необходимости наиболее ранней стерео-цефалодиагностики с целью предотвращения развития деформации у этих детей.

1

4. Общепринятые способы определения ФЗД на основании измерений гипсовых моделей не всегда являются достаточно надежными и не дают ее полной характеристики. Для точного ее построения необходимо использовать аналитический способ интегральной 1ШД и представление ФЗД либо в виде каталога координат, либо в виде уравнения кривой, либо в 3-х проекциях на плоскости СКГ. Анализ использования координатного метода определения ФЗД свидетельствует об идентичности ее для верхнего и нижнего зубных рядов. Установлено, что ФЗД в проекции на гнатическую и медианную плоскости как временного,

так и постоянного детского прикуса представляет собой эллипс с соотношением полуосей, равный 1,25, являющийся индексом зубной дуги, а проекция на кондиллярную плоскость представляет кривую скольжения, образованную дугами окружности.

5. Предложенные стоматологический штангенциркуль и контурный измеритель лица позволяет определять изменение деформированной поверхности мягких тканей лица по профилям сечений и 2-х мерным координатам, однако, затрудняющим определение векторов патологии

в СКГ. Стереофотограыметрия значительно повышает точность анализа рельефа мягких тканей лица и шеи, что особенно важно в хирургической практике при распространении послеоперационного отека или усадке кожных лоскутов.

6. Совмещение стереофотографий лица и стер8орентгенограмм лицевого черепа создает объемное восприятие, облегчающее оценку врожденных и приобретенных деформаций, а математическая обработка объединенного структурного образа выявляет количественные показатели, помогающие восстанавливать эстетическую норму.

7. На основе изучения ФЗД, полученных векторов коррекций, определяющих направление и величину сил натяжения, разработан ряд ортодонтических аппаратов для лечения неправильной форш зубной дуги, открытого, дистального .и мезиального прикуса. Получена измерительная информация для создания других видов ортодонтических аппаратов или хирургических методов лечения, позволяющих осуществлять повороты групп зубов, челюстей на заданные углы коррэкций вокруг осей, положение которых определяется по векторам патологии.

8. СФГМ метод позволил определить степень перемещения элементов лица по различный направлениям в процессе роста черепа. Результаты математических расчетов показали, что наибблыюй рост за период от 3-х до 15 лет идет по оси z.

- 26 -

9. Современные способы обработки измерительной информации, ее регистрации и хранения с помощью электронно-вычислительной техники, позволяют подробно и углубленно изучать вопросы математического решения морфометрических задач в стоматологии, включая разработку алгоритмов синтезирования исходной измерительной информации, определения различных геометрических характеристик ЧЛО и их статистическую оценку.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ •

, I

1. Рекомендовано, особенно в детской стоматологии, использовать СФШ способ определения измерительной информации, являющийся дистанционным, безопасным, высокоточным, скоростным, а по информативности обеспечивает получение всех форы представления измерительной информации.

2. Для дальнейшего внедрения в клиническую поактику разработаны способы определения ФЗД; окклюэионной поверхности и взаимного расположения элементов челюстей; способ стереофотосъемки; способ стереосинтеза; аналитически» способ интегральной ММД ЧЛО; определена матрица роста. Разработаны устройства для осуществления этих способов.

3. Установлено, что ФЗД в проекции на гкатическую и медйанную плоскости как временного, так и постоянного детского прикуса пюд-ставляет собой эллипс с соотношением полуосей 1,25, которое рекомендуется использовать в практической деятельности в качестве индекса зубной дуги.

Для предотвращения развития морфометрического синдрома у детей со сквозной односторонней расщелиной неба рекомендуется осуществлять раннюю стереоцефалодиагностику, а затеи при планировании лечения включать в ортодонтические аппараты конструкции для пере-

мещения деформированных элементов челюстей согласно выявленным векторам коррекций, углам поворота и осям вращения, либо планировать эти действия при хирургическом вмешательстве.

5. Рекомендуется использовать разработанные ортодснтические аппараты, позволяющие производить перемещение отдельных зубов по х-рэм осям, лечение неправильной формы зубной дуги, а также открытого, дистального и мезиального прикуса.

6. При НМД в стоматологии рекомендуется использовать медианно-гнатическую СКГ, являющуюся наиболее информативной для челюстной области, неизменяющуюся во времени, легко опознаваемую.

7. В работе представлены алгоритмы решения задач с помощью электронно-вычислительной техники по определению различных геометрических характеристик: отрезков, углов, форш дуг, пловддей, объемов, построения рельефа поверхностей, матрицы роста, матрицы связи моделей в общую модель, выбора медианной, гкатической и кондилляр-ных плоскостей, векторов патологии, углов поворота и положения осей вращения с использованием статистической оценки.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи:

1. Фопма зубных дуг у детей 3-х летнего возраста с нормальным соотношением зубных рядов //Актуальные проблемы стоматологии детского возраста. - М., 1974. - С. 229-234.

2. Антропометрические методы обследования больных с деформациями челюстно-лицевой области. /М., 19ЭТ, 4 с. - Деп. во ВНИИМИ МЗ СССР Р. 12749-87 (в соавг. с В.П.Ипполитовым, С.С.Субхановым, Ф.Х.Набиевым).

3. Определение формы зубной дуги, состояния твердых тканей зубов, пародонта и гигиены полости рта у детей с врожденно« расщелиной

- 28 -

неба в период молочного прикуса. /М., 1987. - 5 с. - Деп. вх> ВНЙИМИ ЫЭ СССР & 13601-87 (в соавт. с З.М.Джумаевой).

4. Система координат и измерительная информация для решения стоматологических задач //Стоматология. - 1988. - Т. 67, й 3. -

С. 34-36 (в соавт. с В.П.Ипполитовым, Е.И.Калантаровым).

5. Оценка профилактических мероприятий и ранняя диагностика деформаций лица у детей методом стереофотограмметрии. - В кн.: Стоматологическая помощь. - Рига, 1988. - С. 25-28.

6. Стереоцефалодиагностика сквозной односторонней расщелины кеба //Стоматология. - 1989. - Т. 68, К» 2. - С. 58-61.

Изобретения:

1. Устройство для лечения дистального прикуса: Авт.свид-во СССР К» 1438759 // Бюлл.изобр. - 1988. - К 43.

2. Ортодонтичоский аппарат: Авт.свид-во СССР № 1491501 // Бюлл. изобр. - 1989. - № 25.

3. Ортодонтичесний аппарат для лечения открытого прикуса; Авт. свид-во СССР № 1463270 // Бюлл.изобр. - 1989. - № 9.

4. Способ определения пространственных характеристик тела человека и устройство для стереофоторентгенографии: Авт. свид-во СССР № 1565482 // Бюлл.изобр. - 1990. - № 19 (в соавт. с В.П.Ипполитовым и Е.И.Калантаровым),

5. Способ диагностики зубочелюстных аномалий: Положительное решение на заявку К» 4733363/14 (067439) от 30.10.90 (в соавт. с Е.И.Калантаровым).

6. Способ определения окклюзионной поверхности и взаимного расположения челюстей и устройство для его осуществления: Приоритетная справка на заявку й 4417356/14 (66558) от 27.04.88.

- 29 -

Рационализаторские предложения;

. Стереокамэра для получения стереопар фотографических снимков челюстно-лицевой обдасти. Удостоверение № 354 от 16.04.87, выданное ЦНИИС МЗ СССР.

. Тестовая рамка. Удостоверение № 355 от 16.04.87, выданное ЦНИИС МЗ СССР.

. Способ определения формы зубной дуги. Удостоверение № 358 от 16.04.87, выданное ЦНИИС МЗ СССР, (в соавт. с З.М.Джумаевой и Ю.М.Фадеевым).

■. Стоматологический штангенциркуль. Удостоверение № 359 от 16.04.87, выданное ЦНИИС ЫЗ СССР (в соавт. с Ф.Х.Набиевьш и С.С.Субханозым).

. Контурный измеритель лица. Удостоверение № 360 от 16.04.87, виданное ЦНИИС МЗ СССР (в соавт. с Ф.Х.Набиевым и С.С.Субхано-вым).

I. Зубная щетка для чистки несъемных ортодонтических аппаратов. Удостоверение № 361 от 02.06.87, выданное ЦНИИС МЗ СССР (в соавт. с З.Б.Сахаровой и З.М.Джумаевой).

'. Способ определения окклюзионной линии. Удостоверение й 366 от 25.09.87, выданное ЦНИИС МЗ СССР (в соавт. с З.М.Джумаевой).

I. Ортодонтический аппарат непрерывного действия (ОАНД). Удостоверение № 370 от 14.12.87, выданное ЦНИИС МЗ СССР.