Интеллектуальный сервис для стоматологических и черепно-лицевых приложений
В заметке хотелось бы рассказать о проекте разработки сервиса, обеспечивающего дистанционное управление и автоматическое изготовление мостовидных протезов, коронок искусственных зубов и различных имплантатов челюстей и фрагментов черепа (скулы или орбиты), лицевых протезов, съемных и условно-съемные и телескопические зубные протезы, каппы для исправления прикуса и любые другие индивидуальные и стандартные медицинские и стоматологические изделия. Хирургические шаблоны могут быть разработаны для точной установки, позиционирования и фиксации всех типов лицевых и зубных имплантатов. Дополнительно в сервисе планируется реализовать функционал диагностики и классификации пациента на основе поступающих данных, включая подготовку кинематического профиля пациента или интерпретацию мышечного тонуса. Сервис предназначен в первую очередь для автоматизации работы врача-стоматолога, травматолога, ортопеда, хирурга, кинезиолога и необходим для различных стоматологических и протезно-ортопедических лабораторий и клиник, частных практик для страховых компаний и скорой помощи при травмах черепно-челюстной.
Онлайн-сервис предлагает следующее: врач, имея файл сканирования полости рта и головы, компьютерную томографию черепа пациента, записи кинематики нижней челюсти, замеры тонуса мышц головы, лица и шеи, может загрузить их в service и взаимодействовать с системой через ее консоль. Кроме того, сервис под наблюдением клиента делает диагностику на основании представленных данных, выявляет проблемы кинематики и тонуса, при необходимости выполняет физиологическое движение элементов системы «голова-челюсть-зубы». (какой бы это ни был зубной ряд, один зуб или вся челюсть). То есть эта интеллектуальная система моделирует отсутствующую прикусную пластину, виртуальный протез, лицевой протез, зубную коронку или фрагмент черепа и создает новый файл с данными об изделии или этапами обработки в качестве вывода в случае, если автоматическая система виртуальный моделировали ортодонтическое или ортогнатическое вмешательство, в результате чего была изготовлена серия пошаговых элайнеров и ввинчивающихся внекостных пластин. Надо сказать, что моделирование делается с учетом кинематики (артикуляции), и если система считает текущее состояние морфологии черепно-челюстной системы дегенеративным, то она предложит прогрессивные протезы или лечение капами или окклюзионными пластинами. Однако этот файл передается здесь, в сервисном интерфейсе, после согласования с заказчиком, в фрезерный центр или центр селективного лазерного сплавления (в обоих случаях возможно изготовление каркасов будущих изделий из титана, либо кобальт-хром-молибдена сплава, или диоксида циркония, или медицинских полимеров), при необходимости его передают в другое подразделение, в котором с использованием этих каркасов изготовят протезы или каппы для окончательного перемещения зубов или лицевых эпитезов (из силикона и композитов), или протезы челюстей и зубов, и отправить их по адресу, указанному врачом.
На рынке существуют подобные программы и сервисы, такие как Exocad, 3Shape, Nobel Clinician, Star Smaile и др., но они работают не в автоматическом режиме, а с большой ответственностью и погружением оператора моделиста, который должен быть достаточно уверенным в клинических диагностические и эксплуатационные детали. Это означает, что перемещение зубов, или интеграция имплантатов, или моделирование любого протеза, хоть и происходит в интерфейсе программы, но выполняется вручную оператором, конечно, он должен обладать большим мастерством. Кроме того, после утверждения виртуальные изделия отправляются на печать или фрезеровку. И описанная здесь система предлагает полностью автоматическую работу /
Сервис может работать как приложение SAAS, полностью в «облачном» режиме или как гибридная клиентская версия программы, работающая на ПК пользователя. Внутренний облегченный формат данных (формат медицинского освещения MLF), где объекты описываются с помощью сплайнов и функций градиента вместо громоздкого STL (стереолитографического формата), значительно облегчает и ускоряет работу отделения. Эта концепция более удобна, так как не требует больших «железных» ресурсов, а интернет-канал можно использовать с гораздо меньшей пропускной способностью. При условии, что производители принтеров и фрезерных станков и других лабораторных установок введут этот формат в оборот.
Услуга основана на одновременной работе нескольких взаимно поглощаемых механизмов. Сначала это вход, состоящий из четырех каналов (томограммы, сканы, кинематика и тон), затем схема, состоящая из четырех агентов, которые получают свои данные от дифференциатора и дополнительного, которые, в свою очередь, заполняются двумя из четырех входов. Затем статистик базы данных формирует эталонную среду. Дифференциатор будет выделять из матриц отдельные объекты (зуб, нос, челюсть или анатомические образования, такие как орбита, небо, весь зубной ряд и т. д.). При формировании постоянства и закономерностей статистик переводит их в норму, агенты, специализирующиеся на определенной восстановительной функции, согласовывают с ним свои продукты и диагностику. Существует всего четыре агента, каждый из которых специализируется на определенной терапевтической и восстановительной функции. Перечислим их: -генератор мостов и коронок, генератор колпачков (коррекция прикуса), планировщик операций на лице и планировщик имплантатов. База данных Statist представляет собой трехмерное пространство для набора устойчивых цефалометрических, кинематических и миотональных паттернов. Эти данные должны быть собраны заранее от здоровых людей на антропологическом, физиологическом и функциональном уровне, чтобы составить ЭТАЛОН. Эти данные собираются по данным конусно-лучевой компьютерной томографии, оптического сканирования полости рта и головы, аксиокинематографии, миотонометрии. Статистик выявляет постоянство физиологических и функциональных антропометрических признаков (определенный диапазон усиления и ослабления признака, подобно электронному облаку – пространству, где электрон может находиться в атоме с разной степенью вероятности) черепа и человека. челюсти и переводит их в Стандарт. Таким образом, перед началом клинического применения ряд статистических данных уже присутствует в (стандартной) программе.
При этом в схему обязательно входит сообщество интеллектуальных агентов, входными датчиками которых являются нейронная сеть Дискриминатор, обученная распознавать дискретные элементы (зуб, челюсть, профиль лица и т. д.) и пространство, описываемое по набору статистических признаков Statist. Это сообщество интеллектуальных агентов постоянно учится понимать саму кранио-челюстно-дентальную проблему, то есть они интегрируют отдельные элементы системы «ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ ГОЛОВА», включая мышцы и отдельные зубы, в МОДЕЛЬ, оперируют ею, составляют ставить диагноз, затем предлагать метод лечения, предсказывать исход операций и протезов, ну и конечно же сами моделировать конечные продукты, такая система со временем сконцентрирует опыт разных врачей и инженеров из разных прикладных областей, и станет высоко- классный специалист по антропологии. Как было сказано в недрах сервиса есть обученный нейросетевой дискриминатор для распознавания зубного ряда, зубов, челюстей и всех костей черепа по визуальному изображению, эта же обученная нейросеть является входным датчиком для агента интеллектуальной системы кто способен понять хороший ли зуб и есть ли там зуб или “кривой” или вообще челюсть или весь профиль человека. То есть система постоянно самообучается, так как суррогатным методом собирается большое количество объектов, выявляются девианты, ставится диагноз. Затем прогнозируется результат лечения и реконструируются недостающие признаки. Перед выходом диагноз или продукт сопоставляется со ссылкой в определенном месте. С каждым новым случаем система работает точнее. Программа работает с минимальным вмешательством оператора.
В процессе сбора данных и обучения системы будет выявлено несколько антропологических типов пациентов по полу, возрасту, расе. Система будет использовать эти данные для корректировки диагноза и уточнения прогноза. Другими словами, программа моделирует недостающие зубы и фрагменты челюсти в домашних условиях, а затем выпускает файл фрагмента зуба и челюсти для 3D-печати или фрезерования. Кроме того, такой интерфейс может выпрямлять «кривые зубы» или весь зубной ряд и печатать серию пошаговых моделей челюстей поступательного движения зубов для печати лечебных ложек. А еще в системе предусмотрена функция автоматической имплантации виртуальных зубов. Программа, руководствуясь анатомо-морфологическими признаками, определяет отсутствие зуба, предлагает место расположения искусственного корня зуба и при согласии оператора формирует файл хирургического шаблона (для установки имплантата) для печати. Один из агентов ищет дефекты зубного ряда при отсутствии зуба, затем моделирует индивидуальный дентальный имплантат в месте отсутствия зуба, с возможностью полной модификации имплантата по диаметру и длине геометрии зуба. повороты спирали, с возможностью моделирования супраконструкций (наддесневая часть служит опорой для будущего протеза) при их планировании. Модифицирующий агент может работать на создание формы отдельного имплантата, или коронки зуба, или всего зубного ряда как цельного цельного геометрического объекта, в случаях, когда необходимо воссоздать весь зубной ряд на нескольких опорах зубных (имплантатах). . Можно с уверенностью сказать, что этот вопрос актуален для профессиональных кругов. Общая идея кибернетизации медицины сохраняется в мировом сообществе и сегодня находит множество последователей. Блок-схема такого интерфейса выглядит следующим образом.
