Разработка персонализированной 3D-модели зуба

ВВЕДЕНИЕ

Симуляционное обучение демонстрирует огромный потенциал в подготовке стоматологов, однако его эффективность существенно ограничена недостаточной анатомической достоверностью используемых моделей. Упрощенные модели не отражают индивидуальных особенностей строения зубов и челюстей, включая вариативность корневых каналов и анатомические аномалии. Это приводит к недостаточной подготовленности к реальной клинической практике и повышению риска осложнений, особенно при имплантации.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Сотрудниками и студентами Медицинского института ФГБУ ВО «Пензенский государственный университет» были разработаны персонализированные 3D-модели зуба, что является важным шагом для реализации полного потенциала симуляционного обучения в стоматологии и улучшения качества подготовки специалистов [1].

РЕЗУЛЬТАТЫ

В работе использовались источники, предоставляющие теоретическую базу для анализа современного состояния исследований в области эндодонтического лечения. В целом, современные исследования в данной области направлены на повышение эффективности и долговременности обработки корневых каналов, а также на минимизацию риска развития рецидивов заболевания [2, 3].

Однако по статистике довольно частым явлением остаются осложнения, касающиеся процедуры эндодонтического лечения, среди которых:

1. Осложнения во время процедуры эндодонтического лечения: перфорация стенки канала; ломание инструмента внутри канала; выпадение обтурационного материала за пределы корневого канала; повреждение периапикальных тканей [4].
2. Осложнения после процедуры эндодонтического лечения: острый пульпит; артериовенозная тромбоза; персистирующая инфекция; периодонтит; образование цист и гранулем; некротическая пульпа [5].

Данные осложнения во многом связаны с недостаточной степенью точности практических навыков врача-стоматолога. Разработка и внедрение эндодонтических блоков с персонализированными 3D-моделями зубов человека позволит студентам стоматологических факультетов ознакомиться с анатомически адекватной архитектоникой корневых каналов, отработать навыки их инструментальной обработки, что позволит в будущей врачебной практике избежать ошибок, приводящих к осложнениям процедуры эндодонтического лечения [6].

Для создания 3D-модели по результатам томографического обследования был получен комплект томограмм черепа из архива стоматологической клиники Пензенского государственного университета. Комплект томограмм состоит из 510 файлов изображений в формате DICOM, сделанных с шагом 0,16 мм. Файлы томограмм, полученные в результате обследования, загружаются в специализированное программное обеспечение 3D-Slicer.

Обработка томографических данных в 3D-Slicer включала регулировку контрастности и яркости для выделения тканей зуба и сегментацию изображения с помощью инструмента Threshold. Для получения чистой модели зуба были применены инструменты Erase и Paint, а затем – Smoothing с Gaussian-фильтром. В результате была создана цельная 3D-модель, в которую затем добавили камеру пульпы и корневой канал.

Далее полученная и экспортированная в формат STL 3D-модель была подготовлена к печати в программе KOMPAS-3D. Программа КОМПАС-3D – это мощный и многофункциональный комплекс программного обеспечения, предназначенный для трехмерного моделирования, проектирования и конструирования различных изделий и механизмов. Он включает в себя инструменты для создания чертежей, 3D-моделей, анализа и оптимизации конструкций, а также подготовки производства [7].

Следующий этап изготовления модели – 3D-печать с использованием 3D-принтера (Liquid Crystal Dental).

Материалом для печати послужила фотополимерная смола Anycubic 3D printing sensitive resin. Напечатанная персонализированная 3D-модель зуба представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Напечатанная персонализированная 3D-модель зуба
Fig. 1. Printed personalized 3D tooth model

Таким образом, важнейшим фактором оказания качественной стоматологической помощи является высокий уровень мануальных навыков врача, особенно при проведении эндодонтического лечения, так как данная процедура является трудоемкой и важной с точки зрения будущей сохранности зуба.

ВЫВОДЫ

Разработка и внедрение эндодонтических блоков с персонализированными 3D-моделями зубов человека позволит студентам стоматологических факультетов более эффективно отрабатывать практические навыки работы с эндодонтом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Tishkov DS, Peretyagina IN. Simulation training as an effective method of practical training. Karel Sci J 2020;9(2):22-4.
2. Galegashvili LN, Ivanov SYu, Petrov AA. Modern concept of mechanical root canal treatment. Positive and negative aspects of using the self-adjusting file SAF. Mod Trends Dev Sci Technol 2016;(11):134.
3. Ivanova EV. Expert assessment of problems in providing endodontic treatment. Endodontics Today 2010;(4):26-9.
4. Fedotova YuM, Mamiyeva AA. Causes of tooth perforations. Int Student Sci Bull 2016;(6):265.
5. Lutskaya IK. Errors and complications arising at the stages of endodontic treatment. Stomatol J 2017;18(2):118-23.
6. Sevbitov AV, Kuznetsova MYu, Brago AS. Simulation training of dental faculty students. In: Proceedings of the International Symposium «Reliability and Quality»: in 2 volumes. Penza: Penza State University. 2015;2:384.
7. Ganin N. Proektirovanie v sisteme KOMPAS-3D V11 [Design in the KOMPAS-3D V11 system]. Litres; 2022. Russian.