Форматы файлов и программы для работы с трехмерными объектами в ортопедической стоматологии

В современной ортопедической стоматологии широко используются 3D-технологии. Трехмерные объекты и сцены записываются в самых разных форматах. Их разработка принадлежит различным фирмам, которые ориентированы на решение определенных специфических задач. Поэтому регулярно возникает необходимость в переводе файлов из одного формата в другой.

Часто используемые форматы

Результатом первоначального сканирования обычно становится облако точек – файл в формате .asc. Это значит, что 3D-модель представляет собой точки в трехмерном пространстве, расположенные хаотично, с неоднородной плотностью.

Чтобы редактировать объект, его сначала преобразуют в сетку: точки соединяют линиями в треугольники, примыкающие друг к другу ребрами. Этот формат носит название .stl. Он описывает геометрию объекта и не затрагивает его цвет и текстуру.

Самый часто встречающийся тип трехмерных моделей – это редактируемый сетчатый каркас, или editable mesh. Его получают посредством триангуляции упорядоченных облаков точек, с помощью компьютерного моделирования. Очень важно, чтобы соседние треугольники имели по две общие вершины, иначе возможны ошибки в описании поверхности.

Другие используемые форматы

• .wrl – текстовый формат, в котором наряду с вершинами и гранями указываются цвет поверхности, текстура, блеск, прозрачность и другие параметры.
• .ply – формат для работы с полигональными моделями. В него входят заголовок и список полигонов. В заголовке указывают количество вершин и полигонов в файле, а также свойства каждой вершины.
• .obj – текстовый формат, содержащий 3D-геометрию (описывает позиции вершин, нормаль для них, параметры полигонов).
• .dcm – индустриальный стандарт для передачи радиологических изображений и других медицинских сведений между компьютерами. Используется крупнейшими производителями радиологического оборудования для ПО. Позволяет сохранять как снимок, так и подробные сведения об условиях его получения, о состоянии пациента.

Все вышеназванные форматы открыты и приняты разработчиками приложений трехмерной графики, передаются между различными программами. Вне и внутриротовые сканеры выдают файлы в форматах .asc и .stl, лицевые – .wrl .ply или .obj, а компьютерные томографы – .dcm.

Тонкости работы с 3D-объектами. Основные функции программ

В каждой стоматологической программе по 3D-моделированию есть набор базовых функций. Рассмотрим их на примере ПО Avantis 3D. В ней реализованы такие стандартные возможности:

• функция «Выделение сеток» (MeshfromCT) – это выделение объектов по характерной оптической плотности;
• «Сопоставление» (Registration) – построение сцены из различных трехмерных объектов, полученных путем сканирования лица, зубных рядов и томографии;
• «Главные плоскости» (MainPlains) – построение плоскости симметрии объекта и горизонтальной (сагиттальной и окклюзионной);
• «Сдвиг и вращение» (Move/Remove) – виртуальная расстановка зубов и имплантатов;
• «Свободная деформация» (FreeDeformation) – изменение формы объекта, в том числе при индивидуализации формы зубов из банка данных;
• «Расхождение сеток» (Shell/ShellDeviation) – оценка соотношения поверхностей объектов в пространстве, например, локализации контактных и околоконтактных зон антагонистов;
• «Анализ поднутрений» (Undercutanalysis) – визуализация и устранение поднутрений, например, для свободной посадки металлокерамической коронки на передние зубы или хирургического направляющего шаблона на зубной ряд;
• «Резать кривой» (CreateCurveandCut) – построение кривой на сетке и вырезание части объекта в пределах кривой, например, чтобы выделить выравниваемые зубы;
• «Оффсет» (Offset) – построение равноудаленной поверхности, например, чтобы задать в коронке зазор под цемент или указать толщину проектируемого объекта.

Современное программное обеспечение для трехмерной визуализации позволяет врачам-стоматологам вести лечение на качественно новом уровне. Программы совершенствуются, становятся все более доступными и интуитивно понятными, проблем с переформатированием файлов практически не возникает.