СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ГНАТОЛОГИЧЕСКОГО И ОРТОДОНТИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ И СИСТЕМА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА Российский патент 2024 года по МПК A61C7/00 G16H20/00 G06T17/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области медицины, а именно к стоматологии, и может быть использовано для 3D планирования комплексного гнатологического и ортодонтического лечения и его последующей реализации с применением цифровых 3D технологий.

Уровень техники

Одним из частых осложнений ортодонтического лечения является последующее развитие дисфункции височно-нижнечелюстных суставов (ВНЧС). Связано это с тем, что в результате ортодонтического лечения меняется положение зубов, а значит и их контакты при смыкании челюстей, которые могут привести к нежелательным смещениям нижней челюсти (НЧ). Такие смещения приводят к нарушению взаимного положения элементов ВНЧС (головка НЧ, суставная ямка, суставной диск), нарушению нормальной работы сустава, иногда с выраженной болевой симптоматикой. Очень часто ортодонтическое лечение необходимо выполнять при наличии сопутствующей патологии ВНЧС. Все это делает весьма актуальным сочетание контроля за положением НЧ (гнатологическое лечение) при проведении выравнивания зубов (ортодонтическое лечение). Известные методы гнатологического и ортодонтического способов лечения либо не позволяют их сочетанное применение, либо оно является недостаточно эффективным.

Известен способ моделирования и изготовления ортодонтических аппаратов, согласно которому нижняя челюсть устанавливается в положение центрального соотношения (WO 2012140021 A2). Для этого соотношения зубных рядов изготавливают шину, поверхность которой в области смыкания с антагонистами имеет отпечатки антагонистов достаточной глубины, позволяющие фиксировать заданное положение центрального соотношения, либо иметь поверхности соприкосновения, обеспечивающие беспрепятственное скольжение в терминальные позиции (протрузия, правая и левая латеротрузии и т.д.). Однако данный способ не предусматривает возможность исправления положения зубов. Согласно данному способу, также можно проектировать и изготавливать функционально действующие пассивные и активные ортодонтические устройства, основанные на создании устройством активных контактных усилий на перемещаемый зуб или пассивных усилий на перемещаемый зуб, возникающих на наклонных поверхностях устройства при смыкании зубных рядов. Однако указанный способ не предусматривает сохранение заданного положения нижней челюсти (НЧ) на всем протяжении ортодонтического лечения, что сохраняет высокие риски развития дисфункции ВНЧС в результате лечения.

Известен способ лечения зубочелюстных аномалий у пациентов с дисфункциями и артрозами височно-нижнечелюстных суставов и парафункциями жевательных мышц (RU 2561870 C1). Согласно данному способу определяют положение центрального соотношения зубных рядов, изготавливают накладки на боковые зубы, удерживающие найденное положение НЧ, выполняют ортодонтическое лечение передней группы зубов с помощью брекет-системы. На втором этапе лечения после исправления положения передних зубов изготавливают накладки на передние зубы, удерживающие найденное положение НЧ, и с помощью брекет системы исправляют положение уже боковых зубов с учетом заданного положения НЧ. Данный способ является достаточно трудоемким и протяженным по времени, поскольку не позволяет исправлять положение всех зубов одновременно. Кроме того, достаточно часто неподвижные боковые зубы на первом этапе лечения не позволяют (мешают) установить передние зубы в желаемое положение, что требует перехода на второй этап, а потом возврат к первому и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ комплексного гнатологического и ортодонтического лечения (RU 2679557 C1), согласно которому на исходной 3D-модели зубо-челюстной системы заранее определяют (задают) положение центрального соотношения зубных рядов, планируют выравнивание зубных рядов. Предполагается, что достижение множественных окклюзионных контактов по результату выравнивания зубов обеспечит сохранение запланированного положения НЧ. В случае снижения высоты прикуса у пациента, например из-за стираемости зубов, на исходной 3D-модели зубо-челюстной системы заранее определяют (задают) положение центрального соотношения зубных рядов, планируют выравнивание зубных рядов, в конечном положении выровненных зубов проектируют на них окклюзионные накладки, обеспечивающие множественные окклюзионные контакты в этом конечном положении. При этом каждая накладка объединяется с соответствующим зубом в единое целое, и перемещается вместе с ним на каждом шаге выравнивания от исходного положения до конечного. Далее для каждого шага выравнивания зубов проектируют модели зубных рядов с накладками, при этом накладки перемещаются с каждым шагом вместе с зубами с возникновением множественного контакта, обеспечивающего заданную позицию НЧ, только на последнем шаге выравнивания. Изготавливают модели зубных рядов, например, с использованием 3D печати, и затем методом штампования изготавливают по ним прозрачные каппы (элайнеры), предусматривающие наличие на зубах спроектированных окклюзионных накладок. Каппу, соответствующую начальному положению зубов, используют в качестве матрицы для изготовления и фиксации на зубах окклюзионных накладок. С помощью прозрачных капп передвигают зубы в запланированное конечное положение. В указанном способе предполагается, что при достижении конечного положения зубов при выравнивании, окклюзионный рельеф зубов (накладок) за счет множественных контактов при смыкании зубных рядов обеспечит заданное положение центрального соотношения. Недостаток способа состоит в том, что при ортодонтическом лечении на промежуточных шагах выравнивания на зубах (окклюзионных накладках) возникают нерегулярные супраконтакты, отклоняющие положение НЧ от заданного. По итогам ортодонтического лечения зубы практически никогда не устанавливаются в позицию, в точности соответствующую виртуально запланированной, из-за чего не обеспечиваются запланированные множественные контакты зубных рядов, а возникающие непредвиденные контакты на наклонных участках окклюзионных поверхностей вызывают нежелательное смещение НЧ. Кроме того, накладки, изготовленные из полимерного материала, во время ортодонтического лечения постепенно стираются, теряется высота прикуса, в связи с чем может снова проявиться симптоматика дисфункции ВНЧС.

Техническая проблема состоит в том, что на протяжении и по окончании ортодонтического лечения не обеспечивается сохранение заданного положения НЧ.

Заявленный способ комплексного гнатологического и ортодонтического лечения содержит этапы планирования ортодонтического лечения при заданном положении центрального соотношения челюстей, проектирования ортодонтических устройств (прозрачных капп) согласно шагам перемещения зубов с окклюзионными накладками с «вычтенной» поверхностью зубов антагонистов, фиксирующими нижнюю челюсть при смыкании зубных рядов в заданном положении центрального соотношения.

Раскрытие сущности изобретения

Достигаемый технический результат заключается в контроле заданного положения центрального соотношения челюстей на всем протяжении ортодонтического лечения, повышении вероятности достижения запланированного положения зубов за счет дополнительных функциональных усилий, возникающих на окклюзионных накладках при смыкании зубных рядов.

Технический результат достигается способом комплексного гнатологического и ортодонтического лечения, включающим формирование исходной компьютерной 3D-модели зубочелюстной системы пациента, цифровое планирование этапов лечения посредством обработки исходной компьютерной (или цифровой) 3D-модели, включая позиционирование НЧ, пошаговое выравнивание зубов, проектирование накладок на окклюзионных поверхностях в конечном положении зубов; на основании созданного плана для каждого шага выравнивания зубов изготавливают прозрачные каппы, обеспечивающие перемещение зубов в искомую конечную позицию.

Отличие заявленного изобретения от известных способов заключается в обработке исходной цифровой 3D-модели, в процессе которой накладки на окклюзионные поверхности зубов проектируют на каждом шаге перемещения зубов с получением такого нового рельефа окклюзионной поверхности накладок, который обеспечивает множественные контакты при смыкании антагонистов в заданном положении НЧ не только в конечном положении зубов, но и на каждом шаге их перемещения. Накладки на каждом этапе планирования лечения формируют «вычитанием» окклюзионной поверхности антагонистов с учетом толщины капы в зоне смыкания антагонистов с накладками.

Перемещение (позиционирование) нижней челюсти в положение центрального соотношения зубных рядов (реконструктивного прикуса) на первом этапе планирования может быть реализовано на основе нормализации параметров суставной щели ВНЧС и задания необходимой степени разобщения зубных рядов, либо на основе клинической регистрации данного положения любым известным способом.

При обработке исходной 3D-модели после фиксации НЧ в положении центрального соотношения зубных рядов и выравнивания зубов дополнительно задают требуемую высоту прикуса посредством разобщения зубных рядов с образованием зазора между окклюзионными поверхностями антагонистов. Разобщение зубных рядов проводят на величину, исключающую появление окклюзионных супраконтактов на любом шаге выравнивания зубов.

Накладки могут быть сформированы для одного или обоих зубных рядов.

В одном из вариантов реализации изобретения для каждого шага выравнивания зубов изготавливают модели зубного ряда с учетом смоделированных на них накладок, по которым непрямым способом изготавливают прозрачные каппы, отображающие поверхность зубов с накладками. Возможен вариант реализации изобретения, согласно которому, при фиксации каппы на зубной ряд углубления внутренней поверхности каппы в области накладок заполняют самоотверждающимся материалом для предупреждения деформации каппы от окклюзионных нагрузок.

В другом варианте реализации изобретения для каждого шага выравнивания зубов прозрачные каппы, содержащие накладки (в виде единого изделия - капы с накладками), изготавливают прямым способом.

При обработке исходной компьютерной 3D-модели одновременно с проектированием на каждом шаге перемещения зубов накладок на окклюзионных поверхностях зубов, дополнительно могут быть спроектированы накладки в виде выступов на оральной поверхности верхних передних зубов, обеспечивающие фиксацию заданного положения НЧ. При обработке исходной компьютерной 3D-модели накладки могут быть спроектированы на обоих зубных рядах со встречным искусственным рельефом, предупреждающим смещение НЧ от заданного во всех направлениях - передне-заднем и боковых. Кроме того, накладки на зубы могут быть сформированы в виде отдельных выступов на каждом зубе или в виде единой балки по периметру зубного ряда или по периметру отдельных групп зубов. Накладки или балки могут быть сформированы на зубах одной челюсти или одновременно на двух челюстях с обеспечением предотвращения смещения НЧ от заданного во всех направлениях - передне-заднем и боковых. Накладки или балки имеют вертикальные стенки, совпадающие с направлением жевательной нагрузки.

При изготовлении капп углубления со стороны ее внутренней поверхности в области накладок могут заполняться самотвердеющим материалом для предупреждения деформации устройства в области накладок от окклюзионных нагрузок.

Заявленный технический результат достигается также при использовании системы, включающей устройство ввода данных пациента и вывода результатов планирования; блок памяти, содержащий исполняемые одним или более процессором машиночитаемые инструкции, которые при их исполнении реализуют обработку исходной компьютерной 3D-модели, включая позиционирование НЧ, пошаговое выравнивание зубов, проектирование накладок на окклюзионных поверхностях в конечном положении зубов, при этом блок памяти содержит машиночитаемые инструкции, в соответствии с которыми при обработке исходной компьютерной 3D-модели накладки на окклюзионные поверхности зубов проектируют на каждом шаге перемещения зубов с получением рельефа окклюзионной поверхности накладок, обеспечивающего множественные контакты при смыкании антагонистов в заданном положении НЧ.

Особенностью этапа обработки исходной цифровой 3D-модели является создание упомянутых накладок для каждого шага (этапа) выравнивания зубов «вычитанием» окклюзионной поверхности антагонистов. Такой способ обеспечивает сохранение заданного положения центрального соотношения (соотношения элементов ВНЧС и высоты прикуса) независимо от того, как перемещаются верхние и нижние зубы относительно друг друга. По результатам обработки получают итоговые 3D-модели зубных рядов с окклюзионными накладками для каждого шага (этапа) выравнивания, по которым изготавливают сменные ортодонтические устройства (каппы). Условием проведения ортодонтического лечения является смена капп на каждом шаге (этапе) лечения, которые не только перемещают зубы в искомую конечную позицию, но и при смыкании зубных рядов фиксируют челюсти в положении центрального соотношения относительно друг друга. Форма окклюзионной поверхности накладок обеспечивается при их проектировании «вычитанием» объема антагонистов из объема окклюзионных накладок на каждом шаге (этапе) выравнивания, поэтому при смыкании зубных рядов образовавшиеся наклонные поверхности накладок, встречаясь с наклонными поверхностями зубов антагонистов при смыкании зубных рядов, устанавливают НЧ в единственно возможную заданную позицию. Кроме того, при смыкании зубов на наклонных поверхностях развиваются дополнительные функциональные усилия, которые каппа передает на зубы, благоприятствуя их скорейшему сдвигу в запланированном направлении, по типу работы функционально действующих ортодонтических аппаратов.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1-5 представлен пример осуществления изобретения, где на фиг. 1 показана исходная 3D модель пациента; на фиг. 2 - виртуальное позиционирование НЧ в положение центрального соотношения; на фиг. 3 - исправление положения зубов в центральном соотношении НЧ; на фиг. 4 - проектирование моделей зубных рядов с окклюзионными накладками с учетом антагонистов; на фиг. 5 а, б - модели с накладками переменной формы на разных шагах выравнивания зубов; при «вычитании» объема антагонистов учтена толщина применяемых капп.

На фиг. 6 а представлен поперечный срез зубов антагонистов 1 с накладкой 2 и необходимым зазором 3 на толщину ортодонтического устройства (каппы). При изготовлении ортодонтического устройства (каппы) непрямым способом изгибы образуют ребра жесткости 4; на фиг. 6 б - продольный разрез зубов антагонистов 1 с накладкой 2 и необходимым зазором 3 на толщину ортодонтического устройства и ребрами жесткости 4.

На фиг. 7 представлен продольный разрез зубов антагонистов 1 с встречными накладками 2 и необходимым зазором 3 на толщину ортодонтического устройства и ребрами жесткости 4.

На фиг. 8 а представлен поперечный срез зубов антагонистов 1 с балкой 5 и необходимым зазором 3 на толщину ортодонтического устройства (каппы); на фиг. 8 б - продольный разрез зубов антагонистов 1 с балкой 5 и необходимым зазором 3 на толщину ортодонтического устройства.

Осуществление изобретения

Далее представлено более подробное описание заявляемого изобретения.

В настоящем описании использованы следующие термины и определения.

Эталонные данные - анатомические или физиологические параметры, соответствующие гендерной, возрастной норме и/или антропометрическим особенностям пациента;

Сценарий лечения - план лечения, включающий полный перечень видов (этапов) лечения, связанных с изменением положения или формы элементов зубочелюстной системы, их частей и/или их искусственных прототипов.

Сценарий выравнивания - пошаговый план перемещения зубов из стартового положения в конечное.

Окклюзионные интерференции зубов - нежелательные избыточные контакты зубов антагонистов между собой (для виртуальных моделей зубных рядов проявляются в виде взаимных пересечений объемов зубов, для реальных зубных рядов проявляются супраконтактами при смыкании зубных рядов).

Накладки - самостоятельный или дополнительный элемент общей конструкции, который размещается над естественным зубом и, в зависимости от способа изготовления ортодонтической конструкции, получается либо «вычитанием» объема естественного зуба из искусственного или аналога искусственного зуба в виде объекта геометрически правильной формы, либо «сложением» упомянутых объектов.

Прямой способ изготовления ортодонтической конструкции (устройства или изделия) - изготовление путем постепенного добавления, наслоения конструкционного материала.

Непрямой способ изготовления ортодонтической конструкции (устройства или изделия) - одномоментное заполнение конструкционным материалом предварительно созданной формы или покрытие данным материалом предварительно изготовленного объекта, например, модели зубного ряда.

Моделирование гнатологического лечения - планирование смещения НЧ в положение центрального соотношения, обеспечивающего нормализацию соотношения элементов ВНЧС (ширины суставной щели), баланса жевательных мышц.

Моделирование ортодонтического лечения - планирование сценария выравнивания зубов (задание нового конечного положения зубов, последовательности и скорости их перемещения).

Способ комплексного гнатологического и ортодонтического лечения путем выравнивания зубных рядов в положении центрального соотношения включает формирование исходной компьютерной 3D-модели, ее обработку, получение итоговой 3D-модели зубных рядов, ортодонтическое лечение.

Для формирования исходной компьютерной 3D-модели осуществляют сканирование любым известным способом объектов челюстно-лицевой области и зубных рядов, сегментацию полученных изображений с выделением из множества точек анатомических объектов и сопоставление челюстных костей, лица, зубов, десен, ВНЧС. Пример полученной исходной компьютерной 3D-модели представлен на фиг. 1.

Обработку исходной компьютерной 3D-модели проводят в два этапа.

На первом этапе клинически определяют или виртуально задают центральное соотношение челюстей (реконструктивный прикус) любым известным способом, в том числе посредством соотнесения полученных результатов положения НЧ с данными ширины суставной щели ВНЧС, принятыми за эталонные (путем нормализации ширины задней и верхней трети суставной щели ВНЧС, задания требуемой высоты прикуса (разобщения зубных рядов), нормализации баланса жевательных мышц). Результаты данного этапа планирования продемонстрированы на фиг. 2.

На втором этапе обработки исходной компьютерной 3D-модели планируют выравнивание зубных рядов с проектированием на зубах окклюзионных накладок, при этом окклюзионные накладки создают для каждого шага (этапа) выравнивания зубов «вычитанием» окклюзионной поверхности антагонистов. Выравнивание зубных рядов на полученной компьютерной 3D-модели проводят посредством соотнесения полученных результатов положения и формы зубных рядов с данными, принятыми за эталонные (см., например, Персин. Л.С. Ортодонтия. Диагностика и лечение зубочелюстных аномалий. Руководство для врачей. -М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2004.-360 с.: ил. - ISBN 5-225-04819-6), которые обусловлены возрастом, полом и/или антропометрическими особенностями, и симуляция их совпадения путем перемещения зубов (второй этап планирования). Пример реализации данного этапа обработки исходной компьютерной 3D-модели представлен на фиг. 3. При проектировании на зубах окклюзионных накладок (балки) может быть задано необходимое дополнительное разобщение зубных рядов для исключения возможных окклюзионных интерференций. Пример такого разобщения представлен на фиг. 4.

По результатам обработки исходной компьютерной 3D-модели формируют, по меньшей мере, один план комплексного гнатологического и ортодонтического лечения пациента, и на основе компьютерного трехмерного моделирования проектируют окклюзионные накладки на зубы с «вычитанием» формы окклюзионной поверхности антагонистов (фиг. 5) на каждом шаге выравнивания зубов. Получают итоговые 3D-модели зубных рядов с окклюзионными накладками для каждого шага (этапа) выравнивания (фиг. 5 а, б), по которым, например, непрямым способом изготавливают сменные ортодонтические устройства (каппы).

Далее проводят ортодонтическое лечение, условием которого является смена капп на каждом шаге (этапе) лечения, которые не только перемещают зубы в искомую конечную позицию, но и при смыкании зубных рядов фиксируют челюсти в положении центрального соотношения относительно друг друга.

Этапы планирования содержат моделирование гнатологического лечения, которое включают в себя моделирование, по меньшей мере, одной новой позиции НЧ; моделирование ортодонтического лечения, которое включает в себя создание, по меньшей мере, одного варианта сценария выравнивания зубов.

Этапы проектирования включают в себя проектирование окклюзионных накладок на зубы верхней или нижней челюсти таким образом, чтобы их поверхность смыкания с антагонистами в точности отражала их форму. В этом случае при смыкании зубных рядов НЧ будет всегда находиться в одном и том же заданном положении на всех этапах перемещения зубов. Далее проектируют и изготавливают само устройство (сменные каппы/элайнеры) для реализации предлагаемого способа.

На этапе обработки исходной компьютерной 3D-модели высота спроектированных накладок (глубина отпечатков антагонистов) должна быть необходимой и достаточной для устойчивой фиксации заданного положения НЧ при смыкании зубных рядов. «Вычитанием» антагонистов обеспечиваются разнонаправленные наклонные поверхности на накладках, что предупреждает смещение НЧ от заданного во всех направлениях (передне-заднем и боковых) (фиг. 6 а, б). Форма накладок может быть получена не только «вычитанием» объема самих антагонистов на каждом шаге выравнивания зубов, но и «вычитанием» добавленного объема антагонистов с учетом толщины фиксирующейся на них (и накладках) аналогичной тонкостенной конструкции.

При проектировании накладки обычно располагают на боковых зубах, что не исключает возможность проектирования различной формы выступов и на передних зубах, также обеспечивающих фиксацию заданного положения НЧ.

Накладки могут быть спроектированы только для одной, или сразу для двух челюстей, при этом встречные накладки могут чередоваться между собой, например, как показано на фиг. 7. При этом форма накладок определяется «вычитанием» антагонистов на каждом шаге выравнивания зубов или «вычитанием» добавленного объема антагонистов с учетом толщины фиксирующейся на них аналогичной тонкостенной конструкции. Чтобы при выравнивании зубов встречные накладки не мешались друг относительно друга, возможно взаимное «вычитание» накладок, а в случае непрямого способа изготовления ортодонтического устройства - добавление объема на его толщину.

При сглаженной окклюзионной поверхности зубов из-за стираемости, только «вычитание» из накладок объема антагонистов может оказаться недостаточным для удержания НЧ в запланированном положении. В этом случае возможно проектирование на обоих зубных рядах накладок со встречным искусственным рельефом, предупреждающим смещение НЧ от заданного во всех направлениях (передне-заднем и боковых).

Накладки на зубы на втором этапе обработки исходной компьютерной 3D модели могут быть оформлены как в виде отдельных выступов на каждом зубе, так и в виде единой балки по периметру зубного ряда (фиг. 8). Балка, как правило, располагается по всему периметру зубного ряда или на отдельных группах зубов, и в отличие от накладок, не смещается вместе с зубами, а подлежащие зубы смещаются относительно балки, которая занимает неизменное положение относительно челюстных костей и ВНЧС. На балке лишь меняется рельеф, «вычитаемый» перемещающимися зубами. Балка может быть спроектирована, как на зубах одной челюсти, так и сразу на двух челюстях. В этом случае балки должны иметь такой встречный рельеф, который бы предупреждал смещение НЧ от заданного во всех направлениях (передне-заднем и боковых).

Ортодонтическое устройство, например, в виде каппы может быть спроектировано и изготовлено разными способами.

Согласно одному из них (прямой способ), по поверхности всех зубов в пределах очерченной границы проектируют тонкостенную конструкцию, повторяющую форму наружной поверхности зубного ряда на каждом шаге выравнивания зубов. Граница устройства может проходить по клиническим шейкам зубов, а может выходить за их пределы, перекрывая десневой край. При проектировании накладки (или балка) объединяются в единое целое с упомянутой тонкостенной конструкцией. Ортодонтическое устройство с накладками (балкой) может быть спроектировано только для одной из челюстей, в то время как для зубного ряда-антагониста проектируют ортодонтическое устройство без накладок (балки). Наружную поверхность накладок (балки), контактирующую с антагонистами, проектируют путем «вычитания» объема антагонистов на каждом шаге выравнивания, либо «вычитанием» добавленного объема антагонистов с учетом толщины фиксирующейся на них тонкостенной конструкции.

При прямом способе изготовления устройства оно может быть спроектировано переменной толщины, обеспечивая достаточную гибкость (эластичность) изделия в области боковых стенок (вестибулярной и оральной) и достаточную твердость на окклюзионной поверхности, включать в себя спроектированные накладки, и отличаться тем, что его внутренняя поверхность в точности соответствует наружной поверхности зубов на данном шаге (этапе) их перемещения, а наружная поверхность в области смыкания с антагонистами в точности соответствует наружной поверхности зубов-антагонистов или аналогичного устройства (каппы), покрывающей зубы-антагонисты.

Спроектированные таким способом ортодонтические устройства могут быть изготовлены, например, методом 3D-печати из известного из уровня техники материала, обеспечивающего трещиностойкость и гибкость стенок устройства, необходимые и достаточные для выравнивания зубов, и твердость для сохранения размеров и формы накладок (балки) и удержания заданного положения НЧ под действием жевательных нагрузок.

Согласно другому способу (непрямой способ), на зубах проектируют накладки (балку). Наружную поверхность накладок (балки), контактирующую с антагонистами, проектируют путем «вычитания» объема антагонистов на каждом шаге выравнивания, либо «вычитанием» добавленного объема антагонистов с учетом толщины фиксирующейся на них тонкостенной конструкции. Проектируют модели зубных рядов для каждого шага выравнивания зубов. При проектировании упомянутых моделей они объединяются в единое целое с накладками (балкой) для соответствующего шага выравнивания.

Спроектированные таким способом для каждого шага выравнивания модели зубных рядов с накладками (балкой) могут быть изготовлены, например, методом 3D печати из известного из уровня техники материала, обеспечивающего твердость и прочность, необходимые и достаточные для последующего изготовления ортодонтических устройств. Упомянутые устройства изготавливают путем штампования поверх моделей зубных рядов с накладками (балкой) тонких пластин из термопластического материала, обеспечивающего трещиностойкость и гибкость стенок устройства, необходимые и достаточные для выравнивания зубов. Сформированные пластины обрезают в пределах очерченной границы и получают тонкостенные конструкции, повторяющие форму наружной поверхности зубного ряда с накладками (балкой) для каждого шага выравнивания зубов.

При непрямом способе изготовления устройства вначале проектируются модели зубных рядов, соответствующие каждому шагу (этапу) перемещения зубов с окклюзионными накладками, поверхность которых в области смыкания с зубами-антагонистами в точности соответствует форме их поверхности. Поверх таких моделей из листового материала штампуются каппы. Заранее зная толщину используемого для капп листового материала, при проектировании окклюзионных накладок их поверхность смыкания может формироваться путем «вычитания» не самой поверхности зубов-антагонистов, а равноудаленной поверхности на толщину используемого листового материала.

Как при прямом, так и непрямом способе изготовления капп их наклонные поверхности смыкания на окклюзионных накладках обеспечивают возникновение дополнительных функциональных сил, обеспечивающих смещение зубов в запланированном направлении, по типу работы функционально действующей ортодонтической аппаратуры.

При условии малой величины разобщения между зубными рядами окклюзионные накладки проектируются только на один зубной ряд (верхний или нижний). При условии достаточно большой величины разобщения зубных рядов окклюзионные накладки могут проектироваться сразу на два зубных ряда (верхний и нижний). В этом случае поверхность смыкания встречных накладок должна иметь достаточно выраженный рельеф из наклонных поверхностей, в точности повторяющих друг друга. При условии изготовления ортодонтических устройств непрямым способом, упомянутый рельеф должен обеспечивать необходимое разобщение на толщину ортодонтического устройства.

Изгибы тонкостенной конструкции ортодонтического устройства в области накладок (балки) формируют ребра жесткости 4 (фиг. 6 и 7), обеспечивающие сохранение формы накладок (балки).

В случаях, когда из-за недостаточной толщины стенок устройства упомянутые ребра жесткости не позволяют достаточно долго сохранять форму накладок (балки) под действием жевательных нагрузок при смыкании зубных рядов, например, во время глотания слюны, при фиксации ортодонтического устройства (каппы) на зубной ряд углубления внутренней поверхности каппы в области накладок (балки) могут быть заполнены самотвердеющим материалом для предупреждения деформации устройства в области накладок (балки) от окклюзионных нагрузок.

Поскольку при выравнивании зубных рядов на разных шагах возможны окклюзионные интерференции (взаимные помехи виртуальных зубов-антагонистов), при обработке исходной компьютерной 3D-модели после фиксации НЧ в положении центрального соотношения зубных рядов и выравнивания зубов дополнительно увеличивают высоту прикуса посредством разобщения зубных рядов с образованием дополнительного зазора между окклюзионными поверхностями антагонистов. В противном случае при проведении ортодонтического лечения могут возникать нежелательные окклюзионные контакты, препятствующие перемещению зубов в запланированное каждым конкретным этапом положение. Дополнительное разобщение зубных рядов необходимо проводить на величину, исключающую появление окклюзионных интерференций (помех) на любом шаге выравнивания зубов.

В случаях, когда перед приемом пищи ортодонтические устройства, изготовленные непрямым способом, необходимо снимать с зубных рядов ввиду их недостаточной прочности и высоких рисков повреждения от жевательных нагрузок, и, в особенности, в случаях перекрестного прикуса (обратного смыкания зубов, когда сами нижние зубы или их вестибулярные бугорки находятся вестибулярнее верхних), особенно повышается вероятность возникновения нежелательных окклюзионных супраконтактов (преждевременных контактов), препятствующих перемещению зубов в запланированное каждым конкретным шагом положение. В таких случаях углубления внутренней поверхности ортодонтического устройства (каппы) в области накладок могут быть заполнены самотвердеющим материалом и приклеены к подлежащим зубам. Полученные таким образом накладки на зубах могут быть изготовлены для каждого шага выравнивания, а могут быть частично сошлифованы по высоте, чтобы не создавать при жевании заметных боковых функциональных усилий, препятствующих перемещению зубов в запланированное каждым конкретным шагом положение.

Изобретение также может найти воплощение в виде компьютерно-реализуемой системы для обработки 3D-модели лицевого скелета и зубных рядов пациента для комплексного гнатологического и ортодонтического лечения. Система содержит интерфейс, включающий устройство ввода данных пациента (цифровые 3D модели зубных рядов, данные компьютерной томографии челюстно-лицевой области, скан лица ) и вывода результатов планирования; блок памяти, содержащий исполняемые одним или более процессором машиночитаемые инструкции, реализующие обработку исходной цифровой 3D-модели в два этапа, на одном из которых осуществляют перемещение НЧ в положение центрального соотношения на основе клинической регистрации данного положения, либо виртуально на основе нормализации параметров суставной щели ВНЧС и задания необходимой степени разобщения зубных рядов, на другом этапе - выравнивание зубных рядов; по результатам обработки получают итоговую 3D-модель со скорректированным положением НЧ и сценарием перемещения зубов, которую используют для гнатологического и ортодонтического лечения. При этом блок памяти содержит машиночитаемые инструкции, в соответствии с которыми на исходной 3D- модели сначала осуществляют этап позиционирования НЧ, затем этап выравнивания зубов с достижением скорректированного положения зубов в реконструктивном прикусе, а затем этап проектирования ортодонтических устройств по каждому шагу выравнивания зубов с учетом накладок (балки), которые за счет своего рельефа на каждом шаге выравнивания зубов обеспечивают при смыкании зубных рядов заданное положение НЧ. Блок памяти содержит также программные модули, необходимые для работы с введенными данными, и программные модули, с помощью которого реализуется программный код, необходимый для обмена данных между интерфейсом и блоком памяти. Для создания графического интерфейса могут быть использованы: библиотека Qt for Application Development версии 5.11.1, графическая библиотека OpenGL (Open Graphics Library) версии 4.5.0; среда разработки Visual Studio 2017.

Еще одним объектом изобретения является машиночитаемый носитель данных, содержащий исполняемые одним или более процессором машиночитаемые инструкции, которые при их исполнении реализуют выполнение способа планирования стоматологического лечения, описанный выше.

Достижение технического результата обусловлено созданием, по меньшей мере, одного положения НЧ и соответствующего ему сценария выравнивания зубов с окклюзионными накладками, обеспечивающего при смыкании зубных рядов заданное положение НЧ.

Пример 1

Пациент Б. обратился с жалобами на боли в области ВНЧС, скученность зубов в переднем отделе верхнего и нижнего зубных рядов, сужение зубных рядов в боковых отделах, повышенную стираемость зубов, наклон верхних резцов внутрь.

Объективно: лицо симметрично, рот открывается в полном объеме, слизистая без патологических изменений. Соотношение первых моляров по первому классу по Энглю. В области боковых зубов множественные композитные реставрации, имеются включенные дефекты.

Отмечается оральный наклон верхних резцов, скученность нижних резцов, глубокое резцовое перекрытие. Стираемость зубов до эмалево-цементной границы.

При обследовании ВНЧС на МРТ обнаружено умеренное количество экссудата в правом суставе. При закрытом рте суставной диск располагается на 11 часах головки НЧ. На косо-сагиттальном сечении ширина задней трети суставной щели составляет 1.8 мм, верхней трети - 2.2 мм, передней трети - 3.5 мм. При открытом рте головка НЧ располагается на вершине суставного бугорка, суставной диск располагается на 10 часах головки НЧ.

В левом суставе обнаружено повышенное количество экссудата. При закрытом рте суставной диск располагается на 11 часах головки НЧ. На косо-сагиттальном сечении ширина задней трети суставной щели составляет 2.0 мм, верхней трети - 2.0 мм, передней трети - 3.8 мм. При открытом рте головка НЧ располагается на вершине суставного бугорка, суставной диск располагается на 11 часах головки НЧ.

Диагноз: болевая дисфункция ВНЧС без дислокации суставного диска, снижение высоты прикуса, дистальное смещение НЧ, аномалийное положение зубов.

На основе полученных данных КТ и сканов зубных рядов в привычной окклюзии был создан виртуальный «двойник» пациента. Виртуально была задана позиция центрального соотношения НЧ, основанная на нормализации параметров ширины суставной щели ВНЧС (Ряховский А.Н. Виртуальное позиционирование нижней челюсти в положение центрального соотношения на клиническом примере. Стоматология. 2021;100(4):104-108.). С учетом заданной позиции НЧ составлен виртуальный план выравнивания зубов на прозрачных каппах (элайнерах). Далее были спроектированы модели для изготовления элайнеров с окклюзионными накладками, поддерживающие заданную позицию центрального соотношения. Накладки были смоделированы таким образом, что их окклюзионная поверхность в точности повторяла окклюзионный рельеф антагонистов на каждом шаге выравнивания с учетом толщины используемых капп.

После начала ношения капп с накладками пациент отметил полное отсутствие болевой симптоматики со стороны ВНЧС. По окончании ортодонтического лечения пациенту была проведена замена композитных реставраций на керамические и изготовление искусственных коронок с опорой на имплантаты в области дефектов зубных рядов в заданном положении центрального соотношения.

Представленные варианты показывают, что достижение заявленного технического результата возможно при осуществлении комплексного планирования, согласно которому ортогнатическое планирование и лечение выполняют с учетом первично выполненного ортодонтического планирования.

Пример 2

Пациентка П. обратилась с жалобы на боли в области левого ВНЧС, повышенный тонус жевательных мышц и их быструю утомляемость при жевании, частые головные боли и бессонницу, щелчки при открывании рта.

Объективно: лицо симметрично, рот открывается в полном объеме, в первой трети открывания рта отмечается девиация НЧ, имеется реципроктный щелчок.

Скученность зубов в переднем отделе, глубокое резцовое перекрытие. Соотношение первых моляров по II классу по Энглю,

При обследовании ВНЧС на МРТ обнаружено умеренное количество экссудата в правом суставе. При закрытом рте суставной диск располагается спереди головки НЧ. На косо-сагиттальном сечении ширина задней трети суставной щели составляет 2.2 мм, верхней трети - 2.0 мм, передней трети - 3.0 мм. При открытом рте головка НЧ располагается на вершине суставного бугорка, суставной диск располагается на головке НЧ.

В левом суставе обнаружено умеренное количество экссудата. При закрытом рте суставной диск располагается спереди головки НЧ. На косо-сагиттальном сечении ширина задней трети суставной щели составляет 2.0 мм, верхней трети - 2.0 мм, передней трети - 3.3 мм. При открытом рте головка НЧ располагается на вершине суставного бугорка, суставной диск располагается на головке НЧ.

Диагноз: дисфункция ВНЧС, дислокации суставного диска с репозицией, снижение высоты прикуса, дистальное смещение НЧ, аномалийное положение зубов.

Лечение: На основании данных КТ, сканов зубных рядов в привычной окклюзии собран виртуальный «двойник пациента».

Предварительно пациентке было проведено гнатологическое лечение с помощью мичиганской шины на основе определения лечебной позиции с целью устранения реципроктного щелчка.

Для сохранения эффекта лечения и предупреждения рецидива была виртуально задана позиция центрального соотношения НЧ, основанная на нормализации параметров ширины суставной щели ВНЧС. С учетом заданной позиции НЧ составлен виртуальный план выравнивания зубов на прозрачных каппах (элайнерах). Далее были смоделированы модели для изготовления элайнеров с окклюзионными накладками, поддерживающие заданную позицию центрального соотношения. Накладки были смоделированы таким образом, что их окклюзионная поверхность в точности повторяла окклюзионный рельеф антагонистов на каждом шаге выравнивания с учетом толщины используемых капп.

При ношении и смене капп НЧ пациентки занимала заданную позицию и не смещалась. Пациентка отмечала на всем протяжении ортодонтического лечения отсутствие щелчков в суставах и болевой симптоматики, нормализацию сна на всем протяжении лечения на элайнерах. По окончании выравнивания зубов пациентке было проведено ортопедическое лечение в заданном положении центрального соотношения путем изготовления окклюзионных керамических накладок.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к стоматологии, и может быть использована для 3D-планирования комплексного гнатологического и ортодонтического лечения и его последующей реализации с применением цифровых 3D-технологий. Предложен способ, реализуемый системой комплексного гнатологического и ортодонтического лечения, который включает формирование исходной компьютерной 3D-модели зубочелюстной системы пациента, цифровое планирование этапов лечения посредством обработки исходной компьютерной 3D-модели, включая позиционирование НЧ, пошаговое выравнивание зубов, проектирование накладок на окклюзионных поверхностях зубов на каждом шаге перемещения зубов с получением рельефа окклюзионной поверхности накладок, обеспечивающего множественные контакты при смыкании антагонистов в заданном положении НЧ в конечном положении зубов; на основании созданного плана для каждого шага выравнивания зубов изготавливают каппы, обеспечивающие перемещение зубов в искомую конечную позицию. Группа изобретений обеспечивает контроль заданного положения центрального соотношения челюстей на всем протяжении ортодонтического лечения, повышение вероятности достижения запланированного положения зубов за счет дополнительных функциональных усилий, возникающих на окклюзионных накладках при смыкании зубных рядов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ комплексного гнатологического и ортодонтического лечения, включающий формирование исходной компьютерной 3D-модели зубочелюстной системы пациента, цифровое планирование этапов лечения посредством обработки исходной компьютерной 3D-модели, включая позиционирование нижней челюсти (НЧ), пошаговое выравнивание зубов, проектирование накладок на окклюзионных поверхностях, на основании созданного плана для каждого шага выравнивания зубов изготавливают каппы; накладки на окклюзионные поверхности зубов при обработке исходной компьютерной 3D-модели проектируют на каждом шаге перемещения зубов с получением рельефа окклюзионной поверхности накладок, при этом накладки на каждом этапе планирования лечения формируют «вычитанием» окклюзионной поверхности антагонистов с учетом толщины каппы в зоне смыкания антагонистов с накладками.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещение нижней челюсти в положение центрального соотношения зубных рядов на первом этапе планирования проводят на основе нормализации параметров суставной щели ВНЧС и задания необходимой степени разобщения зубных рядов либо на основе клинической регистрации данного положения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке исходной 3D-модели после фиксации НЧ в положении центрального соотношения зубных рядов и выравнивания зубов дополнительно задают требуемую высоту прикуса посредством разобщения зубных рядов с образованием зазора между окклюзионными поверхностями антагонистов.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что разобщение зубных рядов проводят на величину, исключающую появление окклюзионных супраконтактов на любом шаге выравнивания зубов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что накладки формируют для одного или обоих зубных рядов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждого шага выравнивания зубов изготавливают модели зубного ряда с учетом смоделированных на них накладок, по которым непрямым способом изготавливают каппы, отображающие поверхность зубов с накладками.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что каппы, содержащие накладки, для каждого шага выравнивания зубов изготавливают прямым способом в виде единого изделия.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что при фиксации каппы на зубной ряд углубления внутренней поверхности каппы в области накладок заполняют самоотверждающимся материалом для предупреждения деформации каппы от окклюзионных нагрузок.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке исходной компьютерной 3D-модели одновременно с проектированием на каждом шаге перемещения зубов накладок на окклюзионных поверхностях зубов, дополнительно проектируют накладки в виде выступов на оральной поверхности верхних передних зубов, обеспечивающие фиксацию заданного положения НЧ.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке исходной компьютерной 3D-модели накладки проектируют на обоих зубных рядах со встречным искусственным рельефом, предупреждающим смещение НЧ от заданного во всех направлениях - передне-заднем и боковых.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке исходной компьютерной 3D-модели накладки на зубы формируют в виде отдельных выступов на каждом зубе или в виде единой балки по периметру зубного ряда или по периметру отдельных групп зубов.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что накладки или балки формируют на зубах одной челюсти или одновременно на двух челюстях с обеспечением предотвращения смещения НЧ от заданного во всех направлениях - передне-заднем и боковых.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изготовлении каппы углубления со стороны ее внутренней поверхности в области накладок заполняют самотвердеющим материалом для предупреждения деформации устройства в области накладок от окклюзионных нагрузок.

14. Способ по п.6 или 11, отличающийся тем, что накладки или балки имеют вертикально ориентированные стенки, совпадающие с направлением жевательной нагрузки.

15. Система для комплексного гнатологического и ортодонтического лечения для реализации способа по п.1, включающая устройство ввода данных пациента и вывода результатов планирования; блок памяти, содержащий исполняемые одним или более процессором машиночитаемые инструкции, которые при их исполнении реализуют обработку исходной компьютерной 3D-модели, включая позиционирование НЧ, пошаговое выравнивание зубов, проектирование накладок на окклюзионных поверхностях в конечном положении зубов, при этом блок памяти содержит машиночитаемые инструкции, в соответствии с которыми при обработке исходной компьютерной 3D-модели накладки на окклюзионные поверхности зубов проектируют на каждом шаге перемещения зубов с получением рельефа окклюзионной поверхности накладок.