ES2941344T3 - Procedimiento y sistema de modelización de la cinemática mandibular de un paciente - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un método para modelar la cinemática mandibular de un paciente. Dicho método incluye: adquirir al menos una imagen estereoscópica del rostro del paciente por medio de una cámara estereoscópica; construir, a partir de dicha imagen estereoscópica, un modelo superficial tridimensional del rostro del paciente; identificar elementos característicos del rostro del paciente sobre dicha imagen estereoscópica o sobre dicho modelo de superficie tridimensional del rostro del paciente; determinar puntos de referencia, ejes y planos para la cara del paciente sobre dicha imagen estereoscópica y sobre dicho modelo de superficie tridimensional de la cara del paciente, respectivamente, en base a dichos elementos característicos; obtener un modelo tridimensional de la arcada dental maxilar y un modelo tridimensional de la arcada dental mandibular del paciente; registrar los modelos tridimensionales de las arcadas dentarias en relación con los planos de referencia del modelo tridimensional de superficie del paciente; registrar la cinemática mandibular del paciente; y aplicar dicha cinemática mandibular registrada a los modelos tridimensionales de los arcos dentales registrados para animar dichos modelos tridimensionales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y sistema de modelización de la cinemática mandibular de un paciente
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento de modelización de la cinemática mandibular de un paciente, y a un sistema para llevar a cabo dicho procedimiento.
Antecedentes de la invención
Cuando el órgano dental se degrada, la función del cirujano dentista es restaurarlo.
En el caso de caries graves, esta restauración utiliza dispositivos protésicos para sustituir total o parcialmente uno o varios de los dientes afectados.
Esto no puede hacerse sin tener en cuenta la oclusión dental, que es la forma en que se organizan los contactos interdentales e interarcadas.
En este contexto, la gestión de los contactos interdentales es un imperativo terapéutico.
También existen otras situaciones en las que la gestión de los contactos dentales es un imperativo terapéutico. Por ejemplo, cuando los dientes están en una posición ectópica, se realiza un tratamiento de ortodoncia para desplazar los dientes con un aparato. El patrón y la distribución de los contactos oclusales cambian y hay reglas que respetar en este caso para evitar daños al paciente.
En otros casos, cuando se diagnostican trastornos articulares o de contracción muscular relacionados con la oclusión, el cirujano dentista puede, mediante el diseño de una férula oclusal, aliviar o incluso corregir estas disfunciones.
Por extensión, la oclusión proporciona la interfaz entre las dos mandíbulas. Su enfrentamiento es posible gracias a un hueso móvil: la mandíbula (maxilar inferior).
La calidad de esta oclusión es esencial y debe garantizar 3 funciones esenciales (centrado; acuñado; guiado) de esta misma mandíbula para preservar las estructuras circundantes (articulaciones, músculos, etc.).
La motilidad de la mandíbula se debe a una articulación, la articulación temporomandibular (ATM), y al movimiento por contracción de los músculos masticatorios.
En todo momento, el cirujano dentista se preocupa por preservar la buena salud de estos componentes, pero también por su recuperación cuando se identifican patologías (como mialgias, artropatías). En este caso, el cirujano dentista puede tener un efecto retroactivo sobre las patologías del aparato mandibular mediante la rehabilitación de la oclusión.
La construcción o reconstrucción de la oclusión está influenciada por ciertos determinantes, que son datos relacionados con el paciente que influyen en la anatomía oclusal.
Es importante comprender estos determinantes en determinadas situaciones porque el protésico dental, al dominarlos, es capaz de modelar la superficie oclusal de los dientes.
Los determinantes de oclusión son factores que influyen en la oclusión. Estos factores se dividen en dos grupos: determinantes fijos y determinantes que pueden modificarse mediante la remodelación o el reposicionamiento de los dientes.
Los determinantes modificables son:
• la forma de los dientes (altura de las cúspides, profundidad de las fosas, etc.)
• la posición de los dientes,
• la dimensión vertical,
• las curvas oclusales.
Los determinantes fijos son:
(1) la posición vertical y horizontal de las arcadas en relación con el determinante posterior,
(2) Distancia condilar
(3) la posición anteroposterior de las arcadas en relación con el determinante articular posterior,
(4) el determinante conjunto posterior, que se define por:
o la pendiente condilar
o el ángulo de Bennett
o el movimiento inicial de Bennett.
Estos determinantes fijos y modificables son interdependientes entre sí.
Los determinantes modificables son aquellos en los que el odontólogo centra su labor de diagnóstico y rehabilitación. Para completar el diagnóstico y garantizar así una rehabilitación óptima del paciente, es necesario estudiar los determinantes fijos y las interdependencias entre los determinantes fijos y los modificables.
Para ello, existen en el mercado herramientas denominadas articuladores que simulan en mayor o menor medida la fisiología del aparato manducatorio.
Estos articuladores están disponibles en el mercado en forma mecánica o digital. Estos simuladores reproducen una cinemática mandibular permitiendo la consideración de determinantes fijos en el análisis diagnóstico. La parametrización de estos simuladores se realiza mediante aproximaciones de los determinantes fijos 2, 3 y 4. La anatomía de la articulación temporomandibular se simula añadiendo valores angulares que trazan las trayectorias del cóndilo mandibular en el espacio. Esto se establece mecánicamente en las cajas condilares del simulador.
Sin embargo, debido a su diseño y funcionamiento, los simuladores son propensos a errores. Además, sólo permiten un control aproximado de los determinantes, a costa de una programación tediosa y una manipulación costosa en la consulta dental. Además, la cinemática mandibular recreada a partir de estos simuladores es sólo una reproducción aproximada de los movimientos mandibulares reales.
Una consecuencia directa es la externalización al protésico de esta tarea, que sin embargo es crucial para un tratamiento protésico fiable, cómodo y duradero.
El documento WO 2013/030511 describe un procedimiento de diseño de un aparato dental que implementa un registro de la cinemática mandibular del paciente.
Este procedimiento implica en primer lugar la obtención de una imagen de volumen del macizo facial mediante una técnica de TC o la determinación de los planos de referencia del macizo facial mediante la localización de puntos de interés en la cara del paciente.
Además, se obtienen modelos tridimensionales de las arcadas dentales del paciente. Estos modelos, que se posicionan unos con respecto a otros en el momento de su creación, se reajustan con la imagen de volumen del macizo facial o con los planos de referencia determinados de antemano.
El registro de la cinemática mandibular se implementa proporcionando al paciente un marcador fijado a la frente del paciente y marcadores fijados directamente a los dientes de la arcada mandibular o a la mandíbula mediante un soporte, y localizando y registrando los desplazamientos de dichos marcadores mediante una cámara durante los movimientos mandibulares del paciente.
Sin embargo, queda por mejorar la obtención de los elementos para posicionar los modelos de arcada dental entre sí. Esto se debe a que el TAC implica la exposición del paciente a rayos X y el objetivo es minimizar la exposición del paciente a dicha radiación.
En cuanto a la solución alternativa de determinar los planos de referencia del macizo facial, requiere una serie de manipulaciones por parte del profesional para señalar los diferentes puntos de interés.
El documento US 2004/0015327 describe un procedimiento de modelización que implica la superposición de dos tipos de imágenes del macizo facial y las arcadas dentales de un paciente.
Breve descripción de la invención
El objetivo de la invención es proponer un procedimiento de modelización de la cinemática mandibular de un paciente que garantice el control de los determinantes fijos para controlar sus características y su impacto sobre los determinantes modificables, siendo este procedimiento más fácil de aplicar que los procedimientos conocidos.
Como se detallará más adelante, este procedimiento incluye, entre otras cosas, un registro real de la cinemática mandibular que, una vez modelada mediante software, permite animar los modelos digitales de las arcadas dentales del paciente. Por tanto, tener en cuenta los factores determinantes es sencillo e intuitivo.
Además, la información proporcionada por los aspectos de software y hardware de la invención es mucho más completa y es una representación real de los datos morfológicos y morfo-dinámicos del paciente.
El procedimiento ofrece la ventaja de realizarse en tiempo real en la consulta del médico, lo que garantiza un estudio completo y personalizado del paciente.
La información disponible incluye la posición de las arcadas dentales en el espacio en relación con las articulaciones y el macizo facial. Su interés es estudiar (en caso de análisis oclusal) y reconstruir las curvas oclusales. Estas curvas, la curva SPEE y la curva WILSON, califican la organización intraarcadas. En términos simplificados, estas curvas corresponden a la orientación de las superficies oclusales de los dientes, sus cúspides y los bordes incisales en el espacio. Esto llama la atención sobre las posibilidades de distribución de la fuerza y los encuentros intra arcadas. El resultado es un análisis de la forma individual de cada diente, su propia anatomía, la profundidad de los surcos, la altura cuspidiana, su propia posición en relación con otros dientes vecinos y antagonistas.
De acuerdo con la invención, se proporciona un procedimiento de modelización de la cinemática mandibular de un paciente según la reivindicación 1.
En una realización, la imagen estereoscópica de la cara del paciente es una imagen en color y una textura basada en dicha imagen se aplica al modelo de superficie tridimensional.
En otra realización, la imagen estereoscópica de la cara del paciente es una imagen en blanco y negro de la cara del paciente y, después de construir el modelo de superficie tridimensional a partir de dicha imagen, se importa una imagen en color de la cara del paciente y se aplica una textura a dicho modelo a partir de dicha imagen en color importada.
Ventajosamente, el procedimiento comprende mostrar en tiempo real, en una pantalla, una imagen de vídeo de la cara del paciente adquirida por la cámara estereoscópica y los ejes y planos de referencia de la cara del paciente. Opcionalmente, el procedimiento comprende además la construcción de un modelo tridimensional de la estructura ósea facial del paciente.
Dicha construcción puede realizarse a partir de una imagen de TC de la cabeza del paciente. Alternativamente, dicha construcción se realiza a partir de una imagen ecográfica de los huesos mandibular y maxilar. Alternativamente, dicha construcción se realiza mediante una técnica de "BONE MOROHING" a partir del modelo de superficie tridimensional de la cara del paciente.
De manera particularmente ventajosa, para registrar la cinemática mandibular del paciente, un conjunto de marcadores detectables por la cámara estereoscópica se fija a la cabeza del paciente y dicha cinemática mandibular se registra por medio de dicha cámara estereoscópica.
En una realización, la cámara estereoscópica comprende emisores infrarrojos y/o un proyector de luz estructurada. Otro objeto se refiere a un sistema de modelización de la cinemática mandibular de un paciente según la reivindicación 13.
Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas de la invención se desprenderán de la siguiente descripción detallada, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la figura 1 es un diagrama esquemático de una adquisición estereoscópica,
la figura 2 es un diagrama esquemático del conjunto sensor/lente/objeto en vista superior durante una adquisición estereoscópica,
las figuras 3A y 3B muestran algunos de los puntos, ejes y planos de referencia, representados en un modelo 3D de la cara del paciente,
la figura 4 ilustra la colocación de los contornos de los rasgos faciales característicos (nariz, boca, orejas, ojos) en el modelo de superficie 3D de la cara del paciente,
la figura 5 muestra el principio de la determinación del punto condilar en el modelo de superficie 3D de la cara del paciente,
las figuras 6A y 6B ilustran el principio del apuntamiento, que permite reajustar las arcadas dentales con el modelo 3D de la cara del paciente,
la figura 7 ilustra el principio de la detección de dientes por reconocimiento facial,
la figura 8 ilustra el principio del registro de la cinemática mandibular del paciente,
la figura 9 es una vista de la pantalla de visualización,
las figuras 10A y 10B ilustran el principio de localización del punto condilar derecho mediante un estudio cinemático.
Descripción detallada de la invención
El procedimiento de modelización de la cinemática mandibular de un paciente comprende las siguientes etapas principales:
• modelización 3D de la superficie de la cara mediante adquisición con cámara estereoscópica y reconstrucción, donde la reconstrucción puede realizarse de varias formas, entre ellas :
o reconstrucción estereoscópica, derivada de la fotogrametría,
o reconstrucción mediante luz estructurada proyectada sobre el rostro con un videoproyector, o modelización mediante un rayo láser proyectado sobre la cara del paciente,
• colocación de puntos, ejes y planos de referencia del rostro, mediante un procedimiento de reconocimiento facial;
• posicionamiento de las arcadas dentales en relación con estos planos, estando dichos planos asociados o no al modelo de superficie 3D de la cara (determinación de los determinantes fijos 1 y 3);
• registro y estudio de la cinemática mandibular (determinación del determinante 4) ;
• posible incorporación de estructuras óseas.
Este procedimiento se implementa por ordenador.
El sistema para llevar a cabo el procedimiento comprende:
• una cámara estereoscópica, posiblemente equipada con emisores de infrarrojos, un proyector de vídeo o un proyector láser;
• un conjunto de marcadores detectables por la cámara estereoscópica, incluido un dispositivo para fijar dicho conjunto a la cabeza del paciente (por ejemplo, este conjunto tiene la forma de un casco que se fija a la frente del paciente),
• un ordenador acoplado a la cámara, que incluye un procesador para ejecutar los algoritmos de procesamiento de imágenes y modelización que se mencionan a continuación,
• una memoria para registrar las imágenes adquiridas y los modelos utilizados,
• una pantalla de visualización que permita al profesional visualizar las diferentes etapas aplicadas durante el procedimiento.
Modelización en 3D de la cara del paciente
Caso 1 por adquisición estereoscópica
Esta modelización utiliza una cámara estereoscópica para adquirir una imagen de la cara del paciente. Mediante el procesamiento informático de la imagen estereoscópica, se obtiene una reconstrucción tridimensional de la cara del paciente.
Además, si la cámara estereoscópica es en color, el modelo 3D puede texturizarse automáticamente. Si la cámara es en blanco y negro, la textura puede obtenerse a partir de una fotografía en color importada posteriormente al software. Se eligen puntos de correlación entre la imagen y el modelo y, a continuación, se pega la fotografía al modelo distribuyendo la información cromática.
Para reproducir la visión humana, una cámara estereoscópica utiliza dos sensores y dos lentes para simular los ojos. A continuación, el software de reconstrucción busca en las dos imágenes el objeto visualizado para calcular los ángulos de convergencia. La cámara estereoscópica utilizada es una cámara precalibrada. El procedimiento de rectificación consiste en sustituir cada píxel de la imagen en su lugar teórico, compensando así los desajustes del sensor y los diversos efectos y distorsiones de la óptica. La nueva posición de cada píxel se obtiene calibrando la cámara cuando está enfocada. La calibración consiste en presentar a ambas cámaras imágenes que contengan líneas horizontales y verticales perfectamente identificables. El programa busca líneas e intersecciones de líneas en cada par de imágenes. A continuación, desplaza cada píxel en cada fotograma para que las intersecciones de los puntos estén lo más alineadas posible y se correspondan línea a línea entre las cámaras izquierda y derecha. El software de calibración automatiza este cálculo.
La figura 1 muestra dos sensores 100, 101 que se suponen perfectos, perfectamente alineados, en un plano que mira a un objeto O a través de lentes perfectas 200, 201.
La distancia d entre el objeto O en las dos imágenes es el ángulo de convergencia humana. La distancia Zc entre los sensores 100, 101 y el objeto O puede calcularse como sigue:
^ ' 3 * f 3 * f
con:
B: la distancia interorbital,
f: la distancia focal, y
• L y R la posición respectiva del objeto en cada imagen.
La posición del objeto en la imagen izquierda se denomina (Xi, Yi) y la posición del objeto en el plano de la cámara izquierda se denomina (Xc, Yc, Zc).
La figura 2 es un diagrama esquemático del conjunto sensor 100/objetico 200/objeto O en vista superior.
Se puede escribir:
£ Xc l = 2 feI
Por tanto, Xc puede calcularse en función de Xi Zc y f:
X i * Zc
f e = — - —
Del mismo modo, Yc se expresa de la siguiente manera:
Figure imgf000006_0001
La posición (Xc, Yc, Zc) del objeto O es, por tanto, totalmente conocida.
Para calcular un mapa de profundidad, es necesario identificar qué píxel de la imagen de la derecha corresponde a qué píxel de la imagen de la izquierda.
Para ello, existen varios procedimientos.
El procedimiento más sencillo consiste en buscar en cada imagen de la izquierda qué píxel de la imagen de la derecha tiene el mismo valor. Para limitar el error, el algoritmo tiene en cuenta no sólo el píxel en sí, sino también los ocho píxeles que lo rodean. Este procedimiento se denomina suma de diferencias absolutas (SAD). Este procedimiento se utiliza normalmente para encontrar un patrón en una imagen. El principal inconveniente es que es muy sensible a las variaciones de luz. Si, por ejemplo, la imagen de la izquierda es más brillante que la de la derecha, será difícil encontrar píxeles con exactamente el mismo valor. Sin embargo, esta solución es muy común porque es fácil de aplicar. Se recomienda para la iluminación interior controlada.
Alternativamente, la imagen puede transformarse de modo que sólo se conserven las variaciones de luz de un píxel al siguiente y no el valor real. El algoritmo utilizado clásicamente se denomina transformada censal. Permite obtener dos imágenes idénticas aunque no se hayan tomado exactamente en las mismas condiciones de luz. A continuación, para cada píxel de la imagen de la izquierda, tenemos que averiguar qué píxel de la imagen de la derecha tiene el mismo valor. Este algoritmo se denomina cálculo de la distancia de Hamming.
Una vez identificado qué píxel de la imagen izquierda corresponde a qué píxel de la imagen derecha, se puede crear el mapa de profundidad. Se crea así una imagen en la que el valor de cada píxel corresponde a la distancia en número de píxeles entre el píxel de la izquierda y su correspondiente en la imagen de la derecha.
En este caso y para la presente invención, es posible realizar adquisiciones estereoscópicas de la cara y recuperar una malla de superficie. Se utiliza un algoritmo de reajuste automático para asociar las mallas entre sí, ya que las adquisiciones se realizaron desde diferentes ángulos (cara, perfil, %...).
Esta malla forma el modelo 3D de la cara del paciente que se utiliza en el resto del procedimiento.
Para facilitar el reajuste, la cámara estereoscópica puede estar equipada con componentes electrónicos adicionales, como giroscopios, acelerómetros y sensores inerciales. Si la cámara se mueve alrededor de la cara del paciente, se proporciona información de desplazamiento al software para determinar el ángulo de visión con respecto a la imagen inicial y facilitar así la asociación de las superficies entre sí.
Caso 2: por proyección de luz estructurada
Para ello, se proyecta una serie de patrones de luz (líneas, cuadrados, círculos, etc.) sobre la cara del sujeto mediante un proyector de vídeo, creando imágenes distorsionadas de estos patrones en la cara del paciente. Dependiendo de la distancia a la superficie, los patrones adoptan formas diferentes debido a la posición desplazada del proyector y la cámara estereoscópica. A continuación, un programa informático deduce la forma de la cara en función del conjunto de superficies deformadas disponibles y de la distancia entre los puntos que componen este patrón.
Caso 3: por proyección y barrido láser
Para ello, se proyectan con un barrido varias bandas láser sobre la cara del sujeto, que también son vistas por las lentes de la cámara estereoscópica para localizar cada punto. Dependiendo de la distancia a una superficie, el punto aparece en una ubicación diferente en el campo de visión de los distintos objetivos. Esta técnica se denomina triangulación porque cada punto de las tiras láser, la lente y el transmisor láser forman un triángulo. Se conoce la longitud de uno de los lados de este triángulo, es decir, la distancia entre la lente y el emisor láser. También se conoce el ángulo del lado del emisor láser. El ángulo del lado del objetivo puede determinarse observando la ubicación del punto láser en el campo de visión de la cámara. Estos tres datos determinan la forma y las dimensiones del triángulo y dan la posición de cada punto de las tiras láser.
Determinación de planos de referencia de la cara mediante reconocimiento facial
Para situar los puntos, ejes y planos de referencia de la cara, se aplican algoritmos de detección automática al modelo 3D previamente determinado o a una imagen (en blanco y negro o en color) de la cara del paciente.
La finalidad de los puntos de referencia es caracterizar la morfología de la cara del paciente para orientar el diagnóstico y proporcionar referencias arquitectónicas para la modelización y la aplicación del tratamiento.
Con referencia a las Figuras 3A y 3B, los puntos de referencia son los siguientes:
1. Ectocantión: ángulo lateral del ojo, donde se juntan los párpados.
2. Tragion: Punto más alto del tragus de la oreja en el plano sagital
2'. Cumbre del ángulo del tragus.
3. Punto condilar o de emergencia o del eje de bisagra (uno derecho, uno izquierdo); como se indica a continuación, son posibles varias definiciones de este punto
4. Mentón: el punto más bajo del mentón cutáneo.
5. Punto subnasal: en la base de la nariz, el punto más alto y más alejado de la escotadura nasolabial 6. Ala de la nariz: punto de unión del ala de la nariz con el labio superior (uno a la derecha y otro a la izquierda) 7. Punto infraorbital: el punto más inclinado del borde inferior de la órbita (uno a la derecha y otro a la izquierda) 8. Nasión cutáneo: punto del ensillado nasal; en el plano sagital, es, en el perfil cutáneo, el punto más alejado de la escotadura fronto-nasal.
9. Punto pupilar: Un punto en el centro de la pupila (uno a la derecha y otro a la izquierda).
Esta lista no es exhaustiva y puede ser ampliada por el usuario.
Todos estos puntos pueden colocarse en la representación de la cara del paciente de varias maneras, que se describen a continuación.
Estos puntos se combinan para generar los planos y ejes de referencia, a saber:
A. Plano axial-orbital: Plano que pasa por el punto condilar y el plano infraorbital
B. Plano de camper: Plano a través del tragion y el punto subnasal
C. Plano de ala de nariz Tragion.
Otros planos y ejes de referencia, no referenciados en las Figuras 3A y 3B son:
• el plano sagital medio que pasa por el nasión, el punto subnasal y el punto equidistante de los puntos condilares
• el eje bicondilar: eje que pasa por el punto condilar izquierdo y el punto condilar derecho
• el eje bipupilar: el eje que pasa por los puntos pupilares derecho e izquierdo.
El conjunto de puntos se coloca bien sobre el modelo 3D de superficie del paciente, si éste se ha construido previamente, bien sobre una imagen estereoscópica de la cara del paciente en blanco y negro o en color, realizándose posteriormente la construcción del modelo 3D de la cara del paciente. A continuación se presentan tres formas diferentes de hacerlo.
Caso 1: a partir de la adquisición en 3D de la cara del paciente
Esta realización utiliza una modelización de superficie 3D de la cara del paciente obtenido mediante el procedimiento de reconstrucción estereoscópica descrito anteriormente.
Sobre el modelo de superficie 3D obtenido, se puede enyesar y deformar un modelo que recoja los contornos de los diferentes rasgos característicos de la cara para incluir los ojos, la boca, las orejas y la nariz.
La deformación se realiza independientemente de la orientación del modelo en el espacio (cara, perfil, etc.).
Estos contornos C1, C2, C3, C4, C5, C6 no se visualizan necesariamente como en la figura 4, pero en cualquier caso están asociados a la malla para facilitar la detección de los puntos de referencia.
El posicionamiento de los puntos, ejes y planos de referencia es entonces aplicado por el software al modelo de superficie 3D, utilizando la localización de los rasgos faciales.
Caso 2: a partir de imágenes en blanco y negro
La cámara estereoscópica tiene dos lentes que pueden proporcionar imágenes en blanco y negro.
En primer lugar, está la captura fotográfica o de vídeo de la cara.
A continuación, el software analiza diferentes aspectos de esta imagen para resaltar las características individuales del rostro para el que está programado (los ojos, la posición de la nariz, la forma de la barbilla, la oreja, etc.). Los puntos de referencia descritos anteriormente se colocan utilizando estos localizadores. A continuación, el procedimiento estereoscópico determina la posición de cada punto en el espacio.
Este procedimiento utiliza varias técnicas, incluida la denominada técnica Figenface. En primer lugar, el programa descompone la imagen del rostro en varias imágenes utilizando tonos de gris. A continuación, cada una de estas imágenes resalta una característica concreta. Esta técnica se combina con la de análisis de rasgos, que añade a cada imagen la posición y la distancia entre puntos a partir del análisis de las variaciones de brillo de los rasgos anatómicos del rostro (nariz, ojo, oreja, boca). Este análisis se realiza, por ejemplo, de frente, de lado y de 3/4. Se aplica un modelo deformable a las distintas imágenes.
Caso 3: a partir de imágenes en color
El mismo procedimiento que en el caso 2 puede aplicarse a las imágenes en color. El programa descompone las imágenes en color en tonos de gris. Este es el caso cuando se utilizan cámaras en color.
El uso de la distribución de píxeles de color RGB ("red green blue") permite refinar la aplicación del modelo deformable a la imagen en los tres planos del espacio permitidos por la estereoscopía.
Una vez encontrados y validados los planos, ejes y puntos de referencia, su posición se fija en el localizador del casco fijado a la cabeza del paciente.
Determinación del punto condilar
El punto condilar 3 no puede obtenerse directamente porque no corresponde a un rasgo característico visible en una imagen o modelo de la cara.
La localización de este punto en el espacio puede hacerse sobre el modelo 3D de la cara obtenido por reconstrucción 3D o sobre las imágenes 2D de los objetivos de la cámara estereoscópica, a partir de otros puntos de referencia previamente determinados.
Como se ilustra en la Figura 5, el posicionamiento del punto condilar 3 depende de la ubicación de otros dos puntos: el ectocantión 1 y el ápice 2' del ángulo tragus. Por convención, el punto condilar 3 se sitúa 10 mm anterior y 5 mm inferior a la línea que une el vértice del ángulo del tragus con el ectocantión.
Otro procedimiento de determinar el punto condilar, usando cinemática mandibular, será discutido abajo.
Asociación de realidad aumentada
Opcionalmente, una vez que el software ha calculado los puntos y características, se pueden mostrar en tiempo real en la pantalla utilizando el vídeo de la cámara estéreo.
La cara del paciente se muestra en la pantalla con los planos y ejes de referencia sobre ella sin necesidad de colocar los cascos frontales en el paciente.
Determinación de la posición de las arcadas dentales en relación con el macizo facial y el eje bicondilar
Esta técnica sustituye el uso de la herramienta mecánica llamada arco facial.
El objetivo es reproducir digitalmente el posicionamiento real de las arcadas del paciente en relación con la masa ósea.
El procedimiento consiste, por tanto, en utilizar las distintas tecnologías mencionadas anteriormente para colocar los modelos maxilares y mandibulares digitalizados en relación con los planos y puntos de referencia que caracterizan el macizo facial. De este modo se obtienen la orientación y la posición de los modelos de arcada dental.
A continuación se describen dos realizaciones que permiten colocación de las arcadas dentales.
Caso 1: Señalización de los puntos de la arcada dental del paciente
Los puntos de búsqueda se colocan aleatoriamente en el modelo 3D de las arcadas dentales, independientemente de si la arcada está parcialmente dentada, tiene dientes preparados o pilares de implantes, o que la arcada está desdentada (véase la Figura 6A, donde se muestran cuatro puntos P1, P2, P3 y P4 en el modelo Mi de la arcada mandibular).
Se utiliza un puntero con marcadores detectables por la cámara estereoscópica.
En esta etapa, el profesional se asegura de que la punta del puntero está colocada con precisión en la boca del paciente sobre la arcada mandibular Di en los mismos lugares que en el modelo virtual (véase la Figura 6B).
La figura 6B ilustra una realización de los medios de hardware del sistema de modelización.
Dicho sistema comprende una cámara estereoscópica 1000 que tiene dos lentes 1001, 1002. Opcionalmente, la cámara 1000 comprende además emisores de luz infrarroja 1003 dispuestos, por ejemplo, alrededor de las lentes 1000, 1001. Opcionalmente, la cámara 1000 incluye un proyector de vídeo 1004 para proyectar luz estructurada o un transmisor láser para proyectar bandas láser en la cara del paciente para la modelización descrita anteriormente. El sistema comprende además unos cascos frontales 2000 que se colocan en la cabeza T del paciente. Este casco frontal admite una pluralidad de marcadores 2001 visibles para la cámara estereoscópica 1000. Cuando la cámara está equipada con los emisores de infrarrojos 1003, los marcadores 2001 están hechos ventajosamente de un material reflectante, sirviendo entonces la luz infrarroja para aumentar la visibilidad de los marcadores 2001 por la cámara 1000. Por supuesto, la forma del casco y el número de marcadores se muestran en la figura 6B sólo a título indicativo y el experto en la materia puede elegir otro soporte y otra disposición de marcadores sin salirse del ámbito de la presente invención. Además, puede utilizarse cualquier tecnología de marcadores visible para la cámara, incluidos diodos, patrones de prueba en blanco y negro o en color o esferas, bolitas u otros objetos reflectantes. En la realización de posicionar las arcadas dentales en el modelo 3D de la cara del paciente apuntando, el sistema comprende además un puntero 3000 que lleva marcadores 3001 visibles para la cámara estereoscópica 1000. Cuando la cámara está equipada con los emisores de infrarrojos 1003, los marcadores 3001 están hechos ventajosamente de un material reflectante, la luz infrarroja sirve entonces para aumentar la visibilidad de los marcadores 3001 por la cámara 1000. Por supuesto, la forma del puntero y el número de marcadores se muestran en la figura 6B sólo a título indicativo y el experto en la materia puede elegir otra forma de puntero y otra disposición de marcadores sin salirse del ámbito de la presente invención. Además, puede utilizarse cualquier tecnología de marcadores visible para la cámara, incluidos diodos, patrones de prueba en blanco y negro o en color o esferas, bolitas u otros objetos reflectantes.
En uso, los marcadores 3001 del puntero 3000 son localizados por la cámara 1000.
Una vez que el practicante ha posicionado la punta 3002 del puntero en un punto objetivo, el practicante realiza una acción para registrar la posición de la punta 3002 del puntero en el espacio. Esta acción puede ser, por ejemplo, la presión del pie sobre un interruptor de pie, la presión del dedo sobre un interruptor o el enmascaramiento de los marcadores por la mano del profesional (lista no limitativa). En cada una de estas acciones, la posición de los puntos objetivo es vista por la cámara estereoscópica. Cuando los puntos seleccionados para ser señalados en el modelo 3D han sido localizados en la arcada dental Di y validados con el puntero, el modelo 3D toma su lugar en relación con el marco de referencia.
Previamente, las arcadas dentales fueron escaneadas en una relación oclusal conocida y reproducible. La herramienta utilizada es una cámara de impresión óptica intraoral. Se escanea una arcada y luego la otra, así como una impresión vestibular (lateral) de los dientes que se engranan para determinar la posición de una arcada con respecto a la otra. Esta operación es conocida en sí misma y no forma parte como tal de la invención. Otro procedimiento sería utilizar un escáner de sobremesa. Escanea los modelos de escayola a partir de impresiones fisicoquímicas uno tras otro y luego en posición de engrane. La invención puede aplicarse con cualquier modelo 3D de las arcadas dentales generado mediante técnicas disponibles en el mercado.
La posición de la mandíbula con respecto al plano de referencia se deduce entonces como resultado de la operación anterior en la que se conoce la ubicación de los planos de referencia y del eje. Del mismo modo, el modelo 3D de la mandíbula sigue los movimientos de la cabeza mediante la aplicación de realidad aumentada o mediante el uso del casco frontal mencionado anteriormente.
Caso 2: Detección de dientes por reconocimiento facial
Como se ilustra en las Figuras 7A y 7B, la cámara estereoscópica puede ver, si el acceso a los dientes es permitido por espaciadores, o durante una sonrisa forzada, el posicionamiento de la arcada dental superior (vista superior izquierda de la Figura 7A, mostrando los dientes de la arcada maxilar Ds). Una vez obtenido el mapa de profundidad de los dientes maxilares visibles o registradas las líneas características de los dientes por reconocimiento facial (vista central izquierda de la figura 7A), es posible asociar sobre el modelo 3D de la cara o sobre la imagen de vídeo, el modelo 3D de esta misma arcada obtenido por escáner óptico (vista inferior izquierda de la figura 7A, que muestra el modelo 3D Ms de la arcada maxilar).
El reajuste se realiza automáticamente a partir de los puntos característicos de los dientes mediante análisis geométrico anotando puntos salientes, esquinas, contornos, líneas de transición, etc. (vista derecha de la Figura 7A).
El modelo 3D es entonces integrado y deformado usando una matriz de transformación para que se reajuste con la imagen de la cara o su modelización.
Esto puede hacerse manualmente aplicando los puntos de reajuste P1 a P5 a la imagen o modelo 3D de la cara y al modelo 3D de la arcada dental (véase la Figura 7B).
Una vez encontrada y validada la posición del modelo 3D, éste se congela mediante la técnica de realidad aumentada o mediante la aplicación del casco frontal colocado en la cabeza del paciente. También los planos, los ejes y los puntos de referencia.
Registro y estudio de la cinemática mandibular
Como se muestra en la Figura 8, se coloca un arco 4000 en la mandíbula del paciente unido a los dientes que llevan marcadores detectables por cámara.
El paciente está además equipado con el mencionado casco frontal 2000, y con marcadores 2001 detectables por dicha cámara.
Preferiblemente, la cámara estereoscópica 1000 utilizada en las etapas anteriores del procedimiento se utiliza en esta etapa. Así, un único equipo de adquisición de imágenes es suficiente para realizar todo el procedimiento, lo que simplifica el equipamiento necesario y limita el coste.
Sin embargo, sigue siendo posible utilizar cualquier otro tipo de cámara existente en el mercado, siempre que el arco fijado a la mandíbula esté equipado con marcadores detectables por dicha cámara.
Registro de la cinemática
La posición estática del modelo mandibular en relación con el maxilar (RIM, relación intermaxilar) se registró previamente en la boca mediante una cámara óptica intraoral o en un escáner de sobremesa en el laboratorio. Ahora es necesario saber cómo se mueve la mandíbula en el espacio. El principio es el mismo que antes. Los marcadores se colocan únicamente en los dientes mandibulares.
Aquí el seguidor se compone de diodos seguidos de la cámara. Pero pueden ser patrones de prueba en blanco y negro o de colores, o esferas, bolitas u otros objetos reflectantes. La cámara 1000 sigue el movimiento de los marcadores mandibulares en relación con los marcadores frontales 2001. Se utiliza una transformación rígida para deducir el movimiento del modelo 3D de la arcada mandibular en relación con el modelo 3D del maxilar.
La cámara rastrea marcadores colocados en el marco de referencia frontal 2000 y marcadores fijados a la arcada mandibular en movimiento. Los marcadores se fijan a través del arco 4000 o de un canalón.
El modelo de la arcada maxilar y los planos de referencia están asociados a la animación de la mandíbula en movimiento. En el software es posible mostrar u ocultar cada uno de estos elementos.
El estudio dinámico del contacto se realiza con las mismas herramientas que para el estudio estático. En este caso obtenemos información sobre la distribución de los conflictos entre arcadas en el tiempo y el espacio.
La figura 9 es una vista de la pantalla de visualización que muestra ejemplos de las visualizaciones resultantes. El lado izquierdo muestra el modelo Ms de la arcada maxilar y el modelo Mi de la arcada mandibular en relación con los planos de referencia faciales del paciente. En el lado derecho, el área a muestra el movimiento del cóndilo izquierdo en el plano sagital, el área b muestra el movimiento del cóndilo derecho en el plano sagital y el área c muestra el movimiento dental en el plano frontal.
Localización del punto condilar mediante estudio cinemático
Idealmente, el punto condilar debe corresponder a un punto en la cabeza condilar que permanezca estacionario durante movimientos rotacionales puros de la mandíbula.
Esta rotación pura se encuentra en los primeros 15 a 20 milímetros de apertura bucal y en los movimientos laterales a nivel de los cóndilos basculantes, es decir, del lado del movimiento mandibular.
Dado que un punto es al menos una intersección de dos líneas, deben determinarse dos ejes de rotación correspondientes a la apertura de la boca y a los movimientos laterales derecho e izquierdo.
El punto de partida es la ley física que describe el movimiento de un cuerpo sólido en el espacio: el movimiento de un cuerpo rígido entre dos puntos puede describirse como una rotación alrededor de un eje y una traslación a lo largo de ese eje.
En el procedimiento utilizado en la presente invención, se trata en primer lugar de situar el eje de rotación correspondiente al movimiento de apertura-cierre.
Este eje alrededor del cual se produce el movimiento mandibular puede determinarse matemáticamente. Para ello, primero se seleccionan tres puntos en el modelo de arcada dental inferior y se crea un sistema de coordenadas de referencia. El eje de rotación se encuentra resolviendo automáticamente la matriz de transformación que representa el desplazamiento de estos tres puntos entre la posición de boca cerrada y abierta entre 15 y 20 mm. Para localizar el eje de rotación y resolver la matriz de transformación, se supone que la mandíbula realiza un movimiento de rotación puro. De lo contrario, hay un número infinito de ejes de rotación, cada uno con un vector de traslación diferente.
El cálculo es el mismo adquiriendo el movimiento de lateralidad y resolviendo la matriz de transformación que representa el desplazamiento de tres puntos situados en el modelo mandibular entre la posición de boca cerrada y la posición de lateralidad extrema.
Las figuras 10A y 10B ilustran este principio de localización del punto condilar en una vista frontal y lateral de la mandíbula respectivamente. En estas figuras, nos interesa el punto condilar derecho 3, que se encuentra en la intersección de los dos ejes de rotación:
• el eje de rotación R1 que se determina un movimiento de apertura y cierre de 20 mm con una amplitud de 20mm (doble flecha O1),
• el eje de rotación R2 que se obtiene mediante un movimiento lateral derecho (doble flecha L2).
Protocolo una vez que el paciente está equipado con el sistema de captura de movimiento
• Pedir al paciente que abra y cierre la boca con una amplitud de 15-20 mm repetidamente. Para realizar este movimiento, el paciente puede ser guiado por el dentista, que se acerca y agarra la barbilla y guía estos movimientos.
• Pedir al paciente que desplace la barbilla todo lo posible hacia el lado derecho y repita este movimiento. • Pedir al paciente que desplace la barbilla todo lo posible hacia el lado izquierdo y repita este movimiento. El software muestra el punto condilar derecho que corresponde a la intersección del eje de rotación lateral derecho con el eje de rotación de la abertura de cierre.
El software muestra el punto condilar izquierdo, que corresponde a la intersección del eje de rotación lateral izquierdo con el eje de rotación de la abertura de cierre.
Incorporación de estructuras óseas
El modelo 3D de las estructuras óseas no es necesario en el procedimiento para colocar las arcadas dentales en el espacio y en relación con el macizo facial.
Sin embargo, la integración de este modelo puede ser interesante para algunas aplicaciones, en particular:
1) para perfeccionar el examen diagnóstico al estudiar la cinemática
2) para hacer más fácil e intuitivo el estudio de la cinemática
3) para obtener información sobre el volumen óseo y la relación de las raíces de los dientes con él antes del tratamiento de ortodoncia y planificar el mismo tratamiento
4) para obtener información sobre el volumen óseo disponible para anticipar la colocación de implantes dentales 1. 5) para planificar cirugía maxilofacial desplazando estructuras óseas según planos y ejes de referencia predeterminados.
Son posibles tres procedimientos:
La primera consiste en realizar una reconstrucción en 3D del volumen óseo con la posibilidad, en caso necesario, de individualizar las raíces, basándose en una tomografía computarizada de rayos X. A continuación, el archivo DICOM obtenido tras el examen se procesa por ordenador, utilizando un algoritmo derivado del algoritmo de los cubos marchantes. El objetivo es extraer el volumen de interés correspondiente tras el umbral. En este caso, los volúmenes que deben reconstruirse tienen una densidad correspondiente al tejido dental u óseo.
También se tiene especial cuidado en la articulación temporomandibular para separar el hueso de la mandíbula del hueso temporal.
En el programa informático, una vez hecha la elección y determinados estos parámetros, es posible obtener automáticamente una representación tridimensional de la superficie de las distintas estructuras. Es necesario un reajuste, que puede realizarse a partir de los dientes visibles tanto en el examen de tomografía computarizada como en los modelos 3D de las arcadas dentales a partir de escaneados ópticos.
Esta técnica se prefiere en las aplicaciones 3) y 4), pero es aplicable en todas las situaciones.
Un segundo procedimiento se basa en la conexión de un ecógrafo portátil al ordenador para realizar una ecografía 3D de los huesos maxilares (mandíbula y maxilar). Los ultrasonidos se basan en la emisión y reflexión de ondas ultrasónicas y en la impedancia acústica de un medio, es decir, la capacidad de un tejido vivo para propagar o no una onda ultrasónica (resistencia a la propagación). Por lo tanto, es modulando la intensidad de estas ondas ultrasónicas como tendremos información sobre la presencia de un tejido determinado en un lugar determinado. Como la impedancia acústica es conocida para cada tejido del cuerpo humano, es posible apuntar al hueso y obtener, gracias a la emisión de ultrasonidos de una potencia adaptada y en varias direcciones, el volumen del hueso y emprender su reconstrucción informática en 3D.
Los modelos 3D de las arcadas dentales obtenidos a partir del escáner óptico se superponen entonces mediante reajuste sobre el modelo 3D obtenido por ultrasonidos, basándose en la forma de los dientes visibles en ambos exámenes.
Los dos huesos, maxilar y mandíbula, se individualizan y se fijan a sus arcadas correspondientes, lo que permite aplicarles los movimientos de captura de movimiento.
El tercer procedimiento es el procedimiento inverso de la dermoplastia o reconstrucción facial. Cabe recordar que el procedimiento de dermoplastia es utilizado por antropólogos o forenses para establecer el retrato de una persona fallecida. Consiste en aplicar un determinado volumen de material a un cráneo seco para reconstruir el volumen de la cara; estos espesores de material corresponden a la capa de los distintos músculos masticatorios y cutáneos, así como a la grasa y la dermis, y son relativamente constantes en los homínidos.
El procedimiento utilizado en la invención es el procedimiento inverso, conocido como "BONE MORPHING". Consiste en deducir el volumen óseo subyacente a partir del modelo de superficie 3D de la cara del paciente. A continuación, el hueso mandibular se fusiona con su arcada dental correspondiente y se pone en movimiento.
Este procedimiento es particularmente adecuado para las aplicaciones 1) y 2).
Aplicaciones
Al hacer posible la integración de los diversos factores determinantes de la oclusión, el procedimiento descrito anteriormente permite llevar a cabo una terapia óptima en muchas situaciones clínicas, incluidas las evaluaciones clínicas y los tratamientos desarrollados anteriormente.
Análisis oclusal
El análisis oclusal es el estudio de la distribución de los dientes en las arcadas dentales, la forma en que los dientes de las dos arcadas se engranan entre sí en estática y también en dinámica. Para ello, es necesario disponer de referencias específicas para cada paciente. En este caso, la información a obtener son los planos característicos de la cara para deducir el correcto posicionamiento y orientación de los dientes anteriores y posteriores dentro del macizo facial, para localizar el plano oclusal ideal gracias a una cofia oclusal generada por ordenador. También es necesario cuantificar y calificar los contactos dentales en estática y en dinámica (masticación, propulsión, lateralidad), así como la motilidad de la articulación temporomandibular. La adquisición y reproducción del movimiento del individuo que se requiere para este fin se posibilita grabando directamente sobre el paciente.
Férula / Ortesis interoclusal
Una férula es un dispositivo, generalmente de material duro, fijado temporalmente a la arcada maxilar o mandibular y destinado a modificar la relación intermaxilar de forma reversible. En este caso es importante dominar la adquisición del movimiento. La comparación entre el desplazamiento de la ATM y las arcadas dentales permitirá elegir digitalmente la mejor relación intermaxilar (posicionamiento de la arcada mandibular en relación con la arcada maxilar).
Prótesis dentales
Consiste en restaurar o sustituir dientes mediante la colocación de prótesis en la boca. La colocación de las restauraciones individuales se guía por el plano oclusal en forma de casquete oclusal generado por ordenador. La morfología oclusal, la parte superior del diente, está diseñada para adaptarse a la cinemática mandibular del paciente. Es importante dominar la adquisición del movimiento. La adquisición del modelo 3D de la cara también es útil para la disposición estética de los dientes en la región anterior.
Ortopedia dentofacial / Ortodoncia
Esto implica la corrección de mandíbulas mal posicionadas (ODF: ortopedia dentofacial) o dientes (ortodoncia) con el fin de optimizar la oclusión (encaje de los dientes), así como el desarrollo de bases óseas con fines funcionales y estéticos. Esto se hace con dispositivos fijos o extraíbles. Antes del diseño digital del aparato de ortodoncia, se puede planificar el resultado simulando los movimientos de los dientes dentro de las bases óseas. Se investiga el posicionamiento y la orientación de las arcadas en relación con el macizo facial y se registra la calidad del encaje dental estático y dinámico antes, durante y después del tratamiento. La reconstrucción en 3D del hueso maxilar y del volumen radicular a partir de la tomografía computarizada de rayos X también es útil para anticipar el posicionamiento de las raíces entre sí y del hueso circundante disponible al final del tratamiento. El diseño estético del tratamiento de ortodoncia se implementa obteniendo el rostro digital en 3D del paciente.
Cirugía maxilofacial
En casos de dismorfosis grave, a veces es necesario recurrir conjuntamente a una intervención de cirugía maxilofacial para completar el tratamiento de ortodoncia. A continuación, se efectúan los desplazamientos maxilares y/o mandibulares según una relación mandibulo-craneal registrada y conservada y según un plano de referencia (el plano axio-orbitario próximo al plano de Frankfort).

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de modelización de la cinemática mandibular de un paciente, que comprende:
- adquirir al menos una imagen estereoscópica de la cara del paciente utilizando una cámara estereoscópica (1000),
- construir, a partir de dicha imagen estereoscópica, un modelo de superficie tridimensional de la cara del paciente,
- identificar rasgos característicos de la cara del paciente en dicha imagen estereoscópica o en dicho modelo de superficie tridimensional de la cara del paciente,
- a partir de dichos rasgos característicos, determinar, sobre dicha imagen estereoscópica, respectivamente dicho modelo de superficie tridimensional de la cara del paciente, puntos, ejes y planos de referencia de la cara del paciente,
- obtener un modelo tridimensional (Ms) de la arcada dental maxilar y un modelo tridimensional (Mi) de la arcada dental mandibular del paciente,
- reajustar los modelos tridimensionales de las arcadas dentales con respecto a los planos de referencia (A, B, C) del modelo tridimensional de superficie del paciente, comprendiendo dicho reajuste:
- fijar, en la cabeza del paciente, un casco frontal (2000) provisto de un conjunto de marcadores (2001) detectables por la cámara estereoscópica (1000),
- generar una pluralidad de puntos (P1-P4) en las arcadas dentales en el modelo de superficie tridimensional de la cara,
- señalar dichos puntos en la boca del paciente mediante un puntero (3000) portador de los marcadores (3001) detectables por la cámara estereoscópica (1000),
- localizar los marcadores (3001) del puntero con respecto a los marcadores (2001) del casco frontal (2000) por la cámara estereoscópica al apuntar a cada punto y determinar cada punto en el marco de referencia de la cámara,
- poner en correspondencia los puntos entre el marco de referencia de la cámara y el modelo de superficie tridimensional,
- registrar la cinemática mandibular del paciente, en la que un arco (4000) que lleva marcadores detectables por la cámara estereoscópica (1000) está fijado a la mandíbula del paciente y unido a los dientes, fijándose el casco frontal (2000) a la cabeza del paciente, y dicha cinemática mandibular se registra siguiendo los movimientos de los marcadores del arco (4000) en relación con los marcadores del casco frontal (2000) por medio de dicha cámara estereoscópica,
- aplicar dicha cinemática mandibular registrada a los modelos tridimensionales reajustados de las arcadas dentales, para animar dichos modelos tridimensionales (Ms, Mi).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la imagen estereoscópica de la cara del paciente es una imagen en color y porque se aplica al modelo de superficie tridimensional una textura basada en dicha imagen.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la imagen estereoscópica de la cara del paciente es una imagen en blanco y negro de la cara del paciente y porque después de la construcción del modelo de superficie tridimensional a partir de dicha imagen, se importa una imagen en color de la cara del paciente y se aplica una textura a dicho modelo a partir de dicha imagen en color importada.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende mostrar en tiempo real, en una pantalla, una imagen de vídeo de la cara del paciente adquirida por la cámara estereoscópica y los ejes y planos de referencia de dicha cara del paciente.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende además la construcción de un modelo tridimensional de la estructura ósea de la cara del paciente.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha construcción se realiza a partir de una imagen de tomografía computarizada de la cabeza del paciente.
7. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha construcción se realiza a partir de una imagen ecográfica de los huesos de la mandíbula y del maxilar.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha construcción se realiza mediante una técnica de "BONE MORPHING" a partir del modelo tridimensional de superficie de la cara del paciente.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que se emite luz infrarroja hacia la cara del paciente mediante emisores de infrarrojos (1003) dispuestos en la cámara estereoscópica.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la luz estructurada se proyecta sobre la cara del paciente mediante un proyector (1004) dispuesto en la cámara estereoscópica.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que se localiza un punto condilar derecho, respectivamente izquierdo, a partir del registro de la cinemática mandibular, definiéndose dicho punto condilar como la intersección de un eje de rotación (R1) de un movimiento de apertura-cierre de 20 mm de amplitud y un eje de rotación (R2) de un desplazamiento lateral de la mandíbula hacia la derecha, respectivamente hacia la izquierda.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que las etapas de identificación de rasgos característicos de la cara del paciente y determinación de puntos, ejes y planos de referencia de la cara del paciente comprenden:
- aplicar y deformar un modelo deformable que reúna los contornos de los diversos rasgos faciales característicos para abarcar los ojos, la boca, las orejas y la nariz en el modelo de superficie tridimensional de la cara del paciente, y
- aplicar el posicionamiento de los puntos, ejes y planos de referencia de dicho modelo deformable al modelo de superficie 3D, utilizando la localización de los rasgos característicos de la cara del paciente.
13. Sistema de modelización de la cinemática mandibular de un paciente para llevar a cabo el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende:
- un procesador,
- una memoria acoplada al procesador,
- una pantalla de visualización acoplada al procesador para mostrar los datos calculados por el procesador, - una cámara estereoscópica (1000) acoplada al procesador para proporcionar imágenes estereoscópicas de la cara del paciente,
- un casco frontal (2000) portador de un conjunto de marcadores (2001) detectables por la cámara estereoscópica, adaptado para ser fijado a la cabeza del paciente,
- un puntero (3000) portador de marcadores (3001) detectables por la cámara estereoscópica (1000), y - un arco (4000) adaptado para ser fijado a los dientes de la mandíbula y que lleva marcadores detectables por la cámara estereoscópica (1000),
en el que el procesador está configurado para:
- obtener al menos una imagen estereoscópica de la cara del paciente adquirida mediante una cámara estereoscópica (1000),
- construir, a partir de dicha imagen estereoscópica, un modelo de superficie tridimensional de la cara del paciente,
- identificar rasgos característicos de la cara del paciente en dicha imagen estereoscópica o en dicho modelo de superficie tridimensional de la cara del paciente,
- a partir de dichos rasgos característicos, determinar, sobre dicha imagen estereoscópica, respectivamente dicho modelo de superficie tridimensional de la cara del paciente, puntos, ejes y planos de referencia de la cara del paciente,
- obtener un modelo tridimensional (Ms) de la arcada dental maxilar y un modelo tridimensional (Mi) de la arcada dental mandibular del paciente,
- reajustar los modelos tridimensionales de las arcadas dentales con respecto a los planos de referencia (A, B, C) del modelo de superficie tridimensional del paciente, comprendiendo dicho reajuste:
- fijar el casco frontal (2000) a la cabeza del paciente,
- generar una pluralidad de puntos (P1-P4) en las arcadas dentales en el modelo de superficie tridimensional de la cara,
- señalar dichos puntos en la boca del paciente mediante el puntero (3000),
- localizar los marcadores (3001) del puntero con respecto a los marcadores (2001) del casco frontal (2000) por la cámara estereoscópica al apuntar a cada punto y determinar cada punto en el marco de referencia de la cámara,
- poner en correspondencia los puntos entre el marco de referencia de la cámara y el modelo de superficie tridimensional,
- obtener registro de la cinemática mandibular del paciente por medio de dicha cámara estereoscópica, en la que el arco (4000) se fija a la mandíbula del paciente a los dientes de la mandíbula, fijándose el casco frontal (2000) a la cabeza del paciente, y dicha cinemática mandibular se registra siguiendo los movimientos de los marcadores del arco (4000) en relación con los marcadores del casco frontal (2000) por medio de la cámara estereoscópica,
- aplicar dicha cinemática mandibular registrada a los modelos tridimensionales de las arcadas dentales reajustadas, para animar dichos modelos tridimensionales (Ms, Mi).
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