FR3133992A1

FR3133992A1 - Fabrication d’un appareil de contention

Info

Publication number: FR3133992A1
Application number: FR2202939A
Authority: FR
Inventors: Thomas PELLISSARD; Guillaume GHYSELINCK
Original assignee: Dental Monitoring SAS
Current assignee: Dental Monitoring SAS
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-10-06
Also published as: AU2023244517A1; WO2023187161A1

Abstract

Fabrication d’un appareil de contention Procédé de fabrication d’un appareil de contention, ledit procédé comportant les étapes suivantes : a) à un instant actualisé, après la fin d’un traitement orthodontique, acquisition d’au moins une image bidimensionnelle d’au moins une partie d’une arcade dentaire d’un utilisateur, dite « image actualisée », au moyen d’un appareil d’acquisition d’images; b) génération d’un modèle tridimensionnel numérique représentant l’arcade dentaire de l’utilisateur, dit « modèle actualisé», à partir de l’image actualisée; c) conception, à partir du modèle actualisé et de préférence par ordinateur, d’un appareil de contention adapté au maintien des dents dans leur configuration à l’instant actualisé; d) fabrication de l’appareil de contention. Figure pour l’abrégé : pas de figure d’abrégé

Description

Fabrication d’un appareil de contention

La présente invention concerne des procédés et dispositifs pour la conception et la fabrication d’appareils orthodontiques de contention.

Etat de la technique

Après un traitement orthodontique, il est possible que la position des dents évolue défavorablement. Cette évolution défavorable est généralement appelée « récidive ». Classiquement, le patient se rend donc à intervalles réguliers chez son orthodontiste afin d'effectuer des contrôles. Il peut également se rendre chez son dentiste, à même de détecter toute imperfection dans le positionnement des dents.

Cependant, de nombreux patients n’effectuent pas ces visites de contrôle, qui permettraient la détection d’éventuelles situations de récidive. Les dents peuvent ainsi reprendre une position de malocclusion qui, pour être corrigée, nécessite un nouveau traitement orthodontique, pouvant être aussi important que le traitement initial.

Les visites sont contraignantes pour le patient et constituent un élément de stress pour l’orthodontiste. La demande de brevet US 2018/0204332 décrit un procédé permettant de résoudre, en partie, ce problème. Cependant, il est nécessaire d’acquérir, à la fin du traitement orthodontique, au moins un modèle de référence tridimensionnel numérique des arcades du patient. Le patient est donc obligé de se déplacer chez l’orthodontiste.

Afin d’éviter que la position des dents évolue défavorablement, et donc limiter le nombre de rendez-vous, le patient peut être amené à porter un appareil de contention permettant de maintenir la position des dents obtenue à la fin du traitement orthodontique.

L’appareil de contention est classiquement une gouttière orthodontique de maintien ou un arc de contention constitué d’un fil formant un arc et fixé contre les dents, généralement collé contre les faces linguales de canine à canine. La forme de l’appareil orthodontique est classiquement déterminée par l’orthodontiste grâce à l’acquisition d’un scan 3D de l’arcade dentaire du patient après la fin du traitement orthodontique.

L’acquisition d’un scan 3D de l’arcade dentaire du patient est contraignante et nécessite au patient de se déplacer.

Il existe un besoin pour faciliter la détermination et la fabrication des appareils orthodontiques de contention à l’issue d’un traitement orthodontique.

Un but de l’invention est de répondre, au moins partiellement, à ces besoins.

L’invention vise à répondre à tout ou partie de ces besoins et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un procédé de fabrication d’un appareil de contention comportant les étapes suivantes :
a) de préférence, à un instant actualisé, à la fin ou après la fin d’un traitement orthodontique, acquisition d’au moins une image bidimensionnelle d’au moins une partie d’une arcade dentaire d’un utilisateur, dite « image actualisée », au moyen d’un appareil d’acquisition d’images, de préférence plusieurs images actualisées sont acquises ;
b) génération d’un modèle tridimensionnel numérique représentant l’arcade dentaire de l’utilisateur, dit « modèle actualisé », de préférence à partir de l’image actualisée ;
c) conception d’un appareil de contention, à partir du modèle actualisé l’appareil de contention étant conçu de manière à maintenir la configuration des dents à l’instant actualisé lorsqu’il est positionné sur lesdites dents ;
d) fabrication de l’appareil de contention.

De préférence, à l’étape b) le modèle actualisé est obtenu par déformation, à partir de l’image actualisée, d’un modèle tridimensionnel numérique de l’arcade dentaire de l’utilisateur, dit « modèle de référence », acquis avant l’étape a). Le modèle de référence est déformé, à partir de l’image actualisé, jusqu’à l’obtention d’un modèle actualisé représentant l’arcade dentaire dans une configuration compatible avec la configuration de l’arcade dentaire telle que représentée sur l’image actualisée.

Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, l’image actualisée peut être prise hors du cabinet d’orthodontie et le modèle de référence peut avoir été généré avant ou pendant le traitement orthodontique. En particulier, aucun scan intraoral n’est nécessaire, après le traitement orthodontique, afin de fabriquer l’appareil de contention. L’appareil de contention peut être ainsi déterminé et fabriqué sans que l’utilisateur ait besoin de se déplacer chez le professionnel de soins dentaires après la fin du traitement orthodontique, voire sans avoir besoin de voir le professionnel de soins dentaires.

Un procédé selon l’invention permet ainsi, avantageusement, de limiter le nombre de rendez-vous chez le professionnel de soins dentaires.

Un procédé selon l’invention peut comporter une ou plusieurs caractéristiques optionnelles suivantes:
- l’appareil de contention est un arc de contention ou une gouttière orthodontique de maintien, de préférence un arc de contention ;
- plusieurs images actualisées sont acquises, de préférence 3, de préférence 4, de préférence 5 ;
- plusieurs images actualisées sont acquises selon différents angles d’acquisition, les images actualisées comportant en particulier de préférence au moins une image de droite par rapport à l’utilisateur, au moins une image de gauche par rapport à l’utilisateur, au moins une image face à l’utilisateur;
- l’image actualisée est acquise par l’utilisateur ou l’un de ses proches ;
- l’acquisition à l’étape a) a lieu hors d’un cabinet orthodontique ou dentaire, de préférence chez l’utilisateur ;
- l’appareil d’acquisition d’images est un téléphone portable ;
- un écarteur dentaire et/ou un kit d’acquisition d’images, par exemple tel que décrit dans EP 3 391 810, est utilisé à l’étape a) ;
- le kit d’acquisition d’images a la forme d’un boitier sur lequel est fixé l’appareil d’acquisition d’images ;
- le boîtier a la forme d’un tube comportant une première ouverture destinée à être positionné dans la bouche de l’utilisateur et une deuxième ouverture destinée à être fixée à l’appareil d’acquisition d’images de sorte que l’appareil d’acquisition d’images acquiert au moins une image des dents de l’utilisateur à travers lesdites ouvertures ;
- à l’étape b), le modèle actualisé est obtenu par déformation, à partir de l’image actualisée, d’un modèle tridimensionnel numérique de l’arcade dentaire de l’utilisateur, dit « modèle de référence », acquis avant l’étape a) ;
- le modèle de référence est réalisé à partir d’un modèle tridimensionnel numérique, de préférence à partir d’un modèle tridimensionnel numérique acquis avant le début du traitement orthodontique ou pendant le traitement orthodontique, par exemple au moyen d’un scanner 3D ;
- le modèle de référence est un modèle actualisé, dit « modèle actualisé historique », issu de la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention, le modèle actualisé historique ayant été de préférence enregistré dans une base de données après l’étape b);
- le modèle de référence est un modèle tridimensionnel numérique de l’arcade dentaire de l’utilisateur généré au début du traitement orthodontique, en particulier pour modéliser l’arcade dentaire à une étape du traitement orthodontique, ou pendant le traitement orthodontique, par exemple plus de 2 semaines ou plus d’un mois avant l’étape b) ;
- de préférence, le modèle de référence représente l’arcade dentaire de l’utilisateur dans une configuration théorique souhaitée à un instant intermédiaire du traitement orthodontique ou à un instant final du traitement orthodontique ;
- de préférence, le modèle de référence représente l’arcade dentaire dans une configuration finale correspondant à la configuration théorique souhaitée en fin du traitement orthodontique ;
- la déformation du modèle de référence est effectuée au moyen d’une méthode métaheuristique ou au moyen d’un réseau de neurones;
- à l’étape b), de préférence avant l’étape b), de préférence à l’étape a), de préférence encore avant l’étape a), le modèle de référence est découpé en modèles de dent, la déformation comprenant un déplacement des modèles de dent égal à la différence de positionnement des dents entre la configuration des dents dans le modèle de référence et la configuration des dents dans l’image actualisée ;
- à l’étape b) ou de préférence avant l’étape b), de préférence à l’étape a), de préférence encore avant l’étape a), au moins un réseau de neurones est entrainé, à partir d’une base d’apprentissage, pour déterminer un modèle actualisé en sortie du réseau de neurones, à partir d’un modèle de référence et d’une image actualisée soumis en entrée du réseau de neurones, la base d’apprentissage étant constituée d’images historiques et de premiers modèles historiques, similaires respectivement à l’image actualisée et au modèle de référence, et de seconds modèles historiques, similaires au modèle actualisé tel qu’attendu en sortie du réseau de neurones;
- à l’étape b), le modèle actualisé est obtenu sans recourir à un modèle de référence, en particulier par assemblage de modèles de dents choisis en fonction des images actualisées ;
- à l’étape c), la conception de l’appareil orthodontique comporte la détermination d’une courbure d’un arc de contention ;
- de préférence, l’arc de contention est déterminé de sorte à s’adapter à la forme des dents sur lesquelles l’arc de contention est destiné à être appliqué, l’arc de contention étant classiquement destiné à être fixé sur une surface intrados des dents de l’utilisateur ;
- les étapes b) à c) sont mises en œuvre par ordinateur, de préférence automatiquement, c’est-à-dire sans intervention d’un opérateur, ou en étant supervisées par un opérateur, par exemple un technicien ou un professionnel de soins dentaires ;
- l’étape d) est effectuée au moyen d’une imprimante 3D ;
- le procédé selon l’invention comporte, après l’étape d), l’étape e) suivante :
e) envoi de l’appareil de contention, à l’utilisateur ou au professionnel de soins dentaires.

Dans un mode de réalisation, le modèle actualisé est obtenu par la mise en œuvre d’un procédé de modélisation d’une arcade dentaire, de préférence par un téléphone portable de l’utilisateur, ledit procédé de modélisation comportant les étapes suivantes :
1) analyse de l’image actualisée de manière à déterminer au moins une zone de dent et au moins une valeur d’attribut de dent associée à ladite zone de dent, de préférence un type ou un numéro de la dent à laquelle la zone de dent appartient;
2) pour chaque zone de dent déterminée à l’étape 1), recherche, dans une bibliothèque historique comportant plus de 1000 modèles de dents associés à ladite valeur d’attribut de dent, dits « modèles de dents historiques », d’un modèle de dent historique présentant une proximité maximale avec la zone de dent, dit « modèle de dent optimal » ;
3) agencement de l’ensemble des modèles de dents optimaux de manière à créer un modèle qui présente une concordance maximale avec l’image actualisée, c'est-à-dire le modèle actualisé.

Le procédé de modélisation comporte de préférence une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- les étapes 1) et 2) du procédé de modélisation sont mises en œuvre pour plusieurs images actualisées, et, de préférence, aux étapes 2) et 3), on recherche des modèles de dents optimaux et un modèle assemblé de manière à obtenir une concordance maximale au regard de l’ensemble des images actualisées ;
- l’attribut d’une dent est choisi parmi le type de la dent, le numéro de la dent, l’épaisseur de la dent, la hauteur de la couronne de la dent, la largeur mésio-palatine de la dent, l’indice de déflexion en mésial et distal du bord incisif de la dent, une couleur de dent, une forme de dent, un contour de dent, un état clinique de la dent, par exemple « dent cariée », « dent cassée », une position relative de dent par rapport à une autre dent, ou par rapport à un référentiel fixe par rapport à l’arcade, et les combinaisons de ces attributs ;
- plusieurs attributs de dent sont associés à la zone de dent et aux modèles de dent historiques ;
- à l’étape 2), la proximité est une proximité de forme évaluée par la différence entre la forme de la dent représentée sur la zone de dent et la forme du modèle de dent historique, de préférence par la différence de forme entre la zone de dent et une vue du modèle de dent historique qui présente la forme la plus proche de celle de la zone de dent;
- on recherche la vue du modèle de dent historique qui présente la forme la plus proche de celle de la zone de dent au moyen d’une méthode métaheuristique, de préférence évolutionniste, de préférence par recuit simulé, ou par un réseau de neurones.

Dans un mode de réalisation, le modèle de référence qui est déformé pour obtenir le modèle actualisé est un modèle généré par l’utilisateur, de préférence avec son téléphone portable.

L’utilisateur peut en particulier mettre en œuvre, à un instant antérieur à l’instant actualisé, par exemple à une étape du traitement orthodontique, le procédé de modélisation décrit ci-dessus, pour définir, à partir d’images actualisées « antérieures » un modèle actualisé « antérieur » et utiliser ce modèle actualisé antérieur comme modèle de référence.

Pour réaliser le modèle actualisé, ou un dit modèle de référence, l’utilisateur peut encore réaliser un scan de ladite arcade dentaire au moyen d’un scanner portable, par exemple de type LIDAR, de préférence un LIDAR de son téléphone portable, ou par analyse d’une série d’images représentant une marque lumineuse. Il peut en particulier mettre en œuvre, de préférence avec son téléphone portable, un procédé de génération d’un modèle tridimensionnel numérique d’une arcade dentaire comportant les étapes suivantes :
I) projection d’au moins un faisceau lumineux sur l’arcade dentaire de l’utilisateur, de manière à dessiner au moins une marque lumineuse sur l’arcade ;
II) simultanément à l’étape I), déplacement de l’arcade dentaire à travers le faisceau et acquisition, pendant ledit déplacement, d’une série d’images « marquées » de ladite arcade faisant chacune apparaître une représentation de la marque projetée, ou « projection » ;
III) identification de ladite projection sur chaque image marquée, puis fabrication d’un modèle tridimensionnel numérique présentant une concordance maximale avec l’ensemble de projections.

Dans un mode de réalisation, le procédé de génération est mis en œuvre avant l’instant actualisé pour générer un modèle de référence et les images actualisées servent à actualiser le modèle de référence.

Dans un mode de réalisation, le procédé de génération est mis en œuvre à l’instant actualisé pour générer un modèle de référence et les images actualisées servent à corriger des erreurs éventuelles du modèle de référence.

De préférence, les étapes b) à e) sont mises en œuvre par ordinateur, de préférence automatiquement, c’est-à-dire sans intervention d’un opérateur, ou en étant supervisées par un opérateur, par exemple un technicien ou un professionnel de soins dentaires.

De préférence, lorsque l’appareil de contention est un arc de contention, l’appareil de contention est envoyé au professionnel de soins dentaires.

Lorsque l’appareil de contention est un arc de contention, le procédé comporte de préférence,
- à l’étape c) de conception, la conception, à partir du modèle actualisé, d’une gouttière orthodontique de transfert destinée à contenir l’appareil de contention et une substance adhésive de sorte que lorsque l’on positionne la gouttière orthodontique de transfert sur les dents de l’utilisateur, l’appareil de contention est positionné et fixé sur les dents de l’utilisateur, dans une position permettant le maintien de la configuration des dents de l’utilisateur à l’instant actualisée; et
- à l’étape d) de fabrication de l’arc de contention, la fabrication de la gouttière orthodontique de transfert.

La substance adhésive peut être en un matériau composite. De préférence, la substance adhésive comporte une combinaison de particules inorganiques recouvertes de silane et de résine diméthacrylique, par exemple de type « ENAMEL plus HRI Flow HF ». La substance adhésive peut comporter des composites comportant du « Bis GMA » et/ou du « Bis EMA », par exemple du « Braceplaste ».

A l’étape e), l’arc de contention peut être envoyé dans la gouttière orthodontique de transfert, de préférence au professionnel de soins dentaires ou à l’utilisateur, de préférence au professionnel de soins dentaires.

L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes suivantes :
a’) réception d’au moins une image bidimensionnelle, représentant une arcade dentaire d’un utilisateur après la fin d’un traitement orthodontique, dite « image actualisée »;
b) génération d’un modèle tridimensionnel numérique représentant l’arcade dentaire de l’utilisateur, dit « modèle actualisé», à partir de l’image actualisée, de préférence la génération du modèle actualisé est effectuée par déformation, à partir de l’image actualisée, d’un modèle tridimensionnel numérique de l’arcade dentaire de l’utilisateur, acquis avant l’étape a’), dit « modèle de référence »;
c) conception d’un appareil de contention à partir du modèle actualisé;
l’image actualisée reçue à l’étape a’) étant acquise au moyen de l’appareil d’acquisition d’images.

De préférence, le produit programme d’ordinateur comporte après l’étape c), une étape d) comportant l’envoi d’instructions de fabrication, de préférence via des communications digitales, à un fabricant d’appareils orthodontiques ou directement à un dispositif de fabrication, par exemple une imprimante 3D.

L’invention concerne aussi :
- un produit programme d’ordinateur selon l’invention,
- un support informatique sur lequel est enregistré un tel produit, par exemple une mémoire ou un CD-ROM, et
- un ordinateur dans lequel est chargé un tel produit.

Le support peut être notamment une mémoire informatique, un disque dur ou un CD ROM.

L’invention concerne également un kit de conception d’un appareil de contention comportant :
- un appareil d’acquisition d’images, de préférence un téléphone portable,
- un produit programme d’ordinateur selon l’invention, de préférence enregistré sur un support et chargé dans un ordinateur, comportant optionnellement un code pour l’étape d’envoi d’instructions de fabrication ;
l’appareil d’acquisition d’images étant en communication avec l’ordinateur de manière à lui transmettre l’image actualisée qu’il a acquise.

Le produit programme d’ordinateur peut être un applicatif spécialisé installé sur l’appareil d’acquisition d’images, l’appareil d’acquisition d’images étant de préférence un téléphone portable.

Le kit peut également comporter un dispositif de fabrication d’un appareil orthodontique, par exemple une imprimante 3D, configuré pour recevoir des instructions de fabrication de l’appareil de contention transmises par l’ordinateur exécutant le produit programme d’ordinateur.

Le kit peut encore comporter un véhicule de transport, destiné à acheminer l’appareil de contention d’un site de fabrication dudit appareil de contention jusqu’à un site de livraison dudit appareil de contention, le site de livraison étant de préférence le domicile de l’utilisateur et/ou le cabinet du professionnel de soins dentaires de l’utilisateur.

Définitions

Par « utilisateur » on entend toute personne pour laquelle un procédé selon l’invention est mis en œuvre, que cette personne soit malade ou non.

Par « professionnel de soins dentaires », on entend toute personne qualifiée pour prodiguer des soins dentaires, ce qui inclut en particulier un orthodontiste et un dentiste.

Un « traitement orthodontique » est tout ou partie d’un traitement destiné à modifier la configuration dentaire d’un patient. On considère qu’un traitement destiné à maintenir la configuration dentaire (traitement de contention) n’est pas un traitement orthodontique.

Un scanner 3D, ou « scanner », est un appareil permettant d’obtenir un modèle 3D d’une arcade dentaire.

Un « instant actualisé » est un instant au cours duquel la ou les images actualisées sont acquises. La durée de cet instant est suffisamment courte pour que la configuration des dents n’évolue sensiblement pas pendant cette durée.

Par « modèle », on entend un modèle tridimensionnel numérique. Un modèle est constitué d’un ensemble de voxels. Un « modèle d’une arcade » est un modèle représentant au moins une partie d’une arcade dentaire, de préférence au moins 2, de préférence au moins 3, de préférence au moins 4 dents. La est un exemple de modèle d’arcade.

Un « modèle de dent » est un modèle numérique tridimensionnel d’une dent de l’arcade d’un utilisateur. Un modèle d’une arcade peut être découpé de manière à définir pour au moins une partie des dents, de préférence pour toutes les dents représentées dans le modèle de l’arcade, des modèles de dent. Les modèles de dent sont donc des modèles au sein du modèle de l’arcade. La illustre un exemple de modèle d’arcade découpé en modèles de dent.

Un « scénario » est une suite de modèles d’une arcade qui représentent des configurations d’arcade successives. En particulier, un « scénario de traitement », ou « plan de traitement », comporte des modèles qui représentent des configurations d’une arcade à différents instants de son traitement. Ces instants sont classiquement l’instant initial, avant le début du traitement, des instants intermédiaires pendant le traitement, et l’instant final, en fin de traitement. Chaque modèle d’un scénario représentant l’arcade dans sa configuration prévue à un instant intermédiaire est appelé « modèle intermédiaire ». La illustre un exemple de scénario de traitement.

On appelle « concordance » (« match »ou« fit » enanglais) entre deux objets une mesure de la différence entre ces deux objets. Une concordance est maximale (« best fit ») lorsqu’elle résulte d’une optimisation permettant de manière à minimiser ladite différence.

En particulier, une image actualisée est en concordance maximale avec un modèle de lorsqu’une vue de ce modèle fournit une image en concordance maximale avec l’image actualisée.

Une « zone de dent » est une zone d’une image représentant, au moins partiellement, une dent.

On appelle « modèle de dent historique » un modèle de dent enrichi de son descriptif.

La « proximité » est une mesure d’une ou plusieurs différences entre le modèle de dent historique et la zone de dent. Ces différences peuvent inclure une différence de forme, mais également d’autres différences comme une différence de translucidité ou de couleur. On peut rechercher la proximité maximale en minimisant successivement plusieurs différences, ou en minimisant une combinaison de ces différences, par exemple une somme pondérée de ces différences.

La « proximité » est donc une notion plus large que la « concordance », la concordance ne mesurant qu’une proximité relative à la forme.

Les configurations de l’arcade aux instants intermédiaires et final sont théoriques car elles résultent d’une simulation pour un instant futur. Elles sont donc anticipées, ou « prévues », et peuvent donc différer de la réalité à l’instant intermédiaire ou final. La visualisation des modèles d’un scénario, de manière chronologique, permet de simuler l’effet du traitement de l’arcade.

Une configuration d’une arcade est dite « réelle » lorsqu’elle est celle de l’arcade de l’utilisateur dans la réalité. Une configuration d’une arcade est dite « théorique » lorsqu’elle est celle de l’arcade de l’utilisateur telle que « simulée », « prévue » ou « souhaitée » pour un instant futur.

Un exemple de logiciel permettant de manipuler les modèles de dent et créer un scénario de traitement est le programme Treat, décrit sur la page https://en.wikipedia.org/wiki/Clear_aligners#cite_note-invisalignsystem-10. US5975893A décrit également la création d’un scénario de traitement.

Par "image", on entend une image en deux dimensions, comme une photographie ou une image extraite d’un film. Une image est formée de pixels.

Les « conditions d’acquisition » précisent la position dans l’espace, l’orientation dans l’espace et la calibration, par exemple les valeurs de l’ouverture de diaphragme et/ou du temps d’exposition et/ou de la distance focale et/ou de la sensibilité,
- d’un appareil d’acquisition d’images réel, relativement à une arcade dentaire de l’utilisateur (conditions d’acquisition réelles) ou
- d’un appareil d’acquisition d’images virtuel, relativement à un modèle d’une arcade dentaire de l’utilisateur (conditions d’acquisition virtuelles).

La « calibration » d’un appareil d’acquisition est constituée par l’ensemble des valeurs des paramètres de calibration. Un paramètre de calibration est un paramètre intrinsèque à l’appareil d’acquisition (à la différence de sa position et de son orientation) dont la valeur influence l’image acquise. Par exemple, l’ouverture de diaphragme est un paramètre de calibration qui modifie la profondeur de champ. Le temps d’exposition est un paramètre de calibration qui modifie la luminosité (ou « l’exposition ») de l’image. La distance focale est un paramètre de calibration qui modifie l’angle de vue, c'est-à-dire le degré de « zoom ». La « sensibilité » est un paramètre de calibration qui modifie la réaction du capteur d’un appareil d’acquisition numérique à la lumière incidente.

De préférence, les paramètres de calibration sont choisis dans le groupe formé par l’ouverture de diaphragme, le temps d’exposition, la distance focale et la sensibilité.

Une observation d’un modèle, dans des conditions d’acquisition virtuelles déterminées, en particulier avec une calibration d’appareil d’acquisition virtuel, selon un angle et à une distance déterminés, est appelée une « vue ».

Par « image d’une arcade », « vue d’une arcade », « représentation d’une arcade », « scan d’une arcade », ou « modèle d’une arcade », on entend une image, une vue, une représentation, un scan ou un modèle de tout ou partie de ladite arcade dentaire.

Un modèle d’une arcade dentaire d’un utilisateur est « compatible » avec une image lorsqu’il existe une vue de ce modèle qui correspond à ladite image, c'est-à-dire telle que les représentations des dents sur la vue sont positionnées, relativement les unes aux autres, comme les représentations des dents sur l’image. Les contours des modèles de dents représentés sur la vue sont donc sensiblement superposables en registre aux contours des représentations desdites dents sur l’image.

Cette vue du modèle peut être également qualifiée de « compatible », ou « superposable en registre », avec ladite image.

Par « marque lumineuse », on entend le résultat de l’interaction entre un faisceau lumineux et une arcade dentaire. Une marque lumineuse peut être un point, une ligne, une bande ou un ensemble de points et/ou de lignes et/ou de bandes. Une ligne peut donc être continue ou localement interrompue et constituée de morceaux de lignes. Elle peut présenter une largeur constante ou variable. La représentation d’une marque lumineuse, en particulier sur une image actualisée, varie en fonction de la direction d’observation de cette marque.

Le qualificatif « lumineux » inclut toutes les ondes électromagnétiques depuis l’infrarouge jusqu’à l’ultraviolet.

Les méthodes « métaheuristiques » sont des méthodes d’optimisation connues. Elles sont de préférence choisies dans le groupe formé par
- les algorithmes évolutionnistes, de préférence choisie parmi:
les stratégies d’évolution, les algorithmes génétiques, les algorithmes à évolution différentielle, les algorithmes à estimation de distribution, les systèmes immunitaires artificiels, la recomposition de chemin Shuffled Complex Evolution, le recuit simulé, les algorithmes de colonies de fourmis, les algorithmes d’optimisation par essaims particulaires, la recherche avec tabous, et la méthode GRASP ;
- l’algorithme du kangourou, la méthode de Fletcher et Powell, la méthode du bruitage, la tunnelisation stochastique, l’escalade de collines à recommencements aléatoires, la méthode de l'entropie croisée, et
- les méthodes hybrides entre les méthodes métaheuristiques citées ci-dessus.

Les dispositifs d’apprentissage profond, dits algorithmes de« deep learning », sont bien connus de l’homme de l’art. Ils comprennent les « réseaux de neurones » ou « réseaux neuronaux artificiels ».

L’homme de l’art sait choisir un réseau de neurones, en fonction de la tâche à effectuer. Notamment, un réseau de neurones peut être en particulier choisi parmi :
- les réseaux spécialisés dans la classification d’images, appelés « CNN » (« Convolutional neural network »), par exemple AlexNet (2012), ZF Net (2013), VGG Net (2014), GoogleNet (2015), Microsoft ResNet (2015), Caffe : BAIR Reference CaffeNet, BAIR AlexNet, Torch :VGG_CNN_S, VGG_CNN_M, VGG_CNN_M_2048, VGG_CNN_M_1024, VGG_CNN_M_128, VGG_CNN_F, VGG ILSVRC-2014 16-layer, VGG ILSVRC-2014 19-layer, Network-in-Network (Imagenet & CIFAR-10), Google : Inception (V3, V4) ;
- les réseaux spécialisés dans la localisation, et détection d’objets dans une image, les Object Detection Network, par exemple R-CNN (2013), SSD (Single Shot MultiBox Detector : Object Detection network), Faster R-CNN (Faster Region-based Convolutional Network method : Object Detection network), Faster R-CNN (2015), SSD (2015), RCF (Richer Convolutional Features for Edge Detection) (2017), SPP-Net, 2014, OverFeat (Sermanet et al.), 2013, GoogleNet (Szegedy et al.), 2015, VGGNet (Simonyan and Zisserman), 2014, R-CNN (Girshick et al.), 2014, Fast R-CNN (Girshick et al.), 2015, ResNet (He et al.), 2016, Faster R-CNN (Ren et al.), 2016, FPN (Lin et al.), 2016, YOLO (Redmon et al.), 2016, SSD (Liu et al.), 2016, ResNet v2 (He et al.), 2016, R-FCN (Dai et al.), 2016, ResNeXt (Lin et al.), 2017, DenseNet (Huang et al.), 2017, DPN (Chen et al.), 2017, YOLO9000 (Redmon and Farhadi), 2017, Hourglass (Newell et al.), 2016, MobileNet (Howard et al.), 2017, DCN (Dai et al.), 2017, RetinaNet (Lin et al.), 2017, Mask R-CNN (He et al.), 2017, RefineDet (Zhang et al.), 2018, Cascade RCNN (Cai et al.), 2018, NASNet (Zoph et al.), 2019, CornerNet (Law and Deng), 2018, FSAF (Zhu et al.), 2019, SENet (Hu et al.), 2018, ExtremeNet (Zhou et al.), 2019, NAS-FPN (Ghiasi et al.), 2019, Detnas (Chen et al.), 2019, FCOS (Tian et al.), 2019, CenterNet (Duan et al.), 2019, EfficientNet (Tan and Le), 2019, AlexNet (Krizhevsky et al.), 2012 ;
- les réseaux spécialisés dans la génération d'images, par exemple Cycle-Consistent Adversarial Networks (2017), Augmented CycleGAN (2018), Deep Photo Style Transfer (2017), FastPhotoStyle (2018), pix2pix (2017), Style-Based Generator Architecture for GANs (2018), SRGAN (2018).

La liste ci-dessus n’est pas limitative.

L’entrainement d’un réseau de neurones consiste à le confronter à une base d’apprentissage contenant des informations sur les deux types d’objet que le réseau de neurones doit apprendre à faire « correspondre », c'est-à-dire à connecter l’un à l’autre.

L’entrainement peut se faire à partir d’une base d’apprentissage constituée d’enregistrements comportant chacun un premier objet d’un premier type et un deuxième objet correspondant, d’un deuxième type.

Alternativement, l’entrainement peut se faire à partir d’une base d’apprentissage constituée d’enregistrements comportant chacun soit un premier objet d’un premier type, soit un deuxième objet d’un deuxième type, chaque enregistrement comportant cependant l’information relative au type d’objet qu’il contient. De telles techniques d’entrainement sont par exemple décrites dans l’article de Zhu, Jun-Yan, et al. "Unpaired image-to-image translation using cycle-consistent adversarial networks.", 2017 IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV).

L’entrainement du réseau de neurones avec ces enregistrements lui apprend à fournir, à partir d’un objet quelconque du premier type, un objet correspondant du deuxième type.

La qualité de l’analyse réalisée par le réseau de neurones dépend directement du nombre d’enregistrements de la base d'apprentissage. De préférence, la base d’apprentissage comporte plus de 10 000 enregistrements.

Par « ordinateur », on désigne une unité de traitement informatique, ce qui inclut un ensemble de plusieurs machines, ayant des capacités de traitement informatique. Cette unité peut être notamment intégrée dans un téléphone portable, ou être un ordinateur de type PC ou un serveur, par exemple un serveur à distance de l’utilisateur, par exemple être le « cloud » ou un ordinateur disposé chez un professionnel des soins dentaires. L’appareil d’acquisition d’images et l’ordinateur comportent alors des moyens de communication pour échanger entre eux, notamment pour transmettre la ou les images actualisées.

Classiquement, un ordinateur comporte en particulier un processeur, une mémoire, une interface homme-machine, comportant classiquement un écran, un module de communication par internet, par WIFI, par Bluetooth® ou par le réseau téléphonique. Un logiciel configuré pour mettre en œuvre un procédé de l’invention est chargé dans la mémoire de l’ordinateur. L’ordinateur peut être également connecté à une imprimante, par exemple une imprimante 3D.

« Comprendre », « comporter » ou « présenter » doivent être interprétés de manière large, non limitative, sauf indication contraire.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen du dessin annexé, fournis à des fins illustratives et non limitatives. Dans le dessin annexé :
illustre schématiquement un procédé de fabrication selon l’invention ;
représente un scénario de traitement ;
illustre un exemple de modèle d’arcade dentaire ;
illustre un exemple de modèle d’arcade découpé en modèles de dents ;
schématise un kit selon l’invention ;
schématise une étape de déformation d’un modèle de référence selon l’invention.

Description détaillée

On a illustré à la un exemple de procédé de fabrication selon l’invention. Ce procédé de fabrication comporte les étapes a) à d), de préférence les étapes a) à e).

A l’étape a),on acquiert une image actualisée 22, de préférence une photo, représentant une arcade dentaire d’un utilisateur, au moyen d’un appareil d’acquisition d’images 20, afin d’actualiser un modèle de référence 32 représentant ladite arcade dentaire de l’utilisateur.

Alternativement, l’acquisition de l’image actualisée est effectuée par acquisition d’une vidéo, l’arcade dentaire de l’utilisateur étant filmée au moyen de l’appareil d’acquisition d’images. L’image actualisée peut être extraite de cette vidéo.

L’étape a) est réalisée à un instant actualisé, l’instant actualisé étant postérieur à un traitement orthodontique. De préférence, l’acquisition est effectuée moins de six mois, de préférence moins de trois mois, de préférence moins d’un mois, de préférence encore immédiatement après la fin du traitement orthodontique.

L’acquisition de l’étape a) peut être réalisée par l’utilisateur, un de ses proches ou un professionnel de soins dentaires. De préférence l’acquisition est réalisée par l’utilisateur lui-même.

L’appareil d’acquisition d’images 20 peut être un téléphone portable, une tablette, un appareil photo ou un ordinateur, l’appareil d’acquisition d’images étant de préférence un téléphone portable.

De préférence, plusieurs images actualisées 22 sont acquises. Les images actualisées peuvent comporter une image vue de face, une image vue de gauche et une image vue de droite. Les images actualisées peuvent être prises pour l’arcade supérieure, pour l’arcade inférieure, ou pour les deux. Les images actualisées peuvent être prises lorsque l’utilisateur a la bouche ouverte ou la bouche fermée. De préférence, les images actualisées sont en couleurs, de préférence en couleurs réalistes.

A l’étape b), on génère un modèle actualisé 42, à partir de l’image actualisée acquise à l’étape a), le modèle étant généré sans que l’utilisateur ait besoin d’être physiquement présent dans le cabinet dentaire, de préférence l’utilisateur n’est pas physiquement présent dans le cabinet dentaire.

Plusieurs méthodes peuvent être mises en œuvre.

Dans un mode de réalisation,le modèle actualisé est généré directement à partir de la ou des images actualisées, de préférence avec au moins un réseau de neurones.

Le au moins un réseau de neurones est préalablement entrainé de façon que le réseau de neurones apprenne à fournir en sortie un modèle actualisé, à partir d’une ou plusieurs images actualisées fournies en entrée.

L’entrainement est réalisé au moyen d’une base d’entrainement comportant des images historiques, et des modèles historiques, les images historiques étant assimilables à des images actualisées, et les modèles historiques étant assimilables à des modèles actualisés. Un modèle historique peut être acquis au moyen d’un scanner 3D sensiblement à l’instant auquel l’image historique correspondante a été acquise, ou être généré manuellement. Un enregistrement de la base d’apprentissage peut comporter comme premier objet, une image historique et comme deuxième objet un modèle historique. On peut indiquer au réseau de neurones que pour un premier objet comportant une image historique, il doit faire correspondre un deuxième objet comportant un modèle historique. En particulier, pour réaliser l’entrainement du réseau de neurones, on lui fournira un ensemble de premiers objets et un ensemble de deuxièmes objets afin qu’il apprenne à faire correspondre un premier objet avec un deuxième objet. Une fois entrainé, le réseau de neurones est alors capable de déterminer en sortie un modèle actualisé, lorsqu’on lui fournit en entrée une image actualisée.

De préférence, le premier objet comporte une pluralité d’images actualisées, le au moins un réseau de neurones étant entrainé pour générer, en sortie, un modèle actualisé à partir d’une pluralité d’images actualisées qu’on lui a fourni en entrée.

Le au moins un réseau de neurones peut être un réseau de neurones de reconstruction, c’est à dire un réseau de neurones de type «occupancy network».

Le réseau de neurones de typeoccupancy networkest entrainé pour fournir en sortie un modèle 3D d’au moins une partie d’une arcade dentaire construit à partir d’une pluralité d’images actualisées représentant la au moins une partie de l’arcade dentaire. De préférence, un réseau de neurones de typeoccupancy networkne prend en entrée que des images actualisées représentant au moins une partie de l’arcade dentaire de l’utilisateur.

Dans un autre mode de réalisation,un modèle de référence 32 est déterminé. Le modèle de référence peut être sélectionné manuellement, par exemple parmi un ensemble de modèles 3D enregistrés dans une base de données 30, représentant l’arcade dentaire de l’utilisateur. De préférence le modèle de référence est déterminé automatiquement, c’est-à-dire sans intervention humaine, de préférence par ordinateur.

Le modèle de référence 32 sélectionné est de préférence un modèle intermédiaire ou un modèle final, créés lors de la détermination du scénario du traitement orthodontique. Un scénario de traitement orthodontique est illustré . Le modèle de référence 32 correspond de préférence à un modèle 3D acquis avant le début du traitement orthodontique au moyen d’un scanner 3D, aussi appelé « modèle initial », qui a été modifié pour représenter la configuration théorique des dents à un instant intermédiaire du traitement orthodontique, aussi appelé modèle intermédiaire, ou à l’instant final du traitement orthodontique, aussi appelé modèle final. De préférence, le modèle de référence correspond au modèle final.

Le modèle de référence peut être sélectionné dans une base de données. Alternativement, le modèle de référence peut être envoyé, par exemple par le professionnel de soins dentaires ou un technicien, par communication digitale, de préférence via un applicatif spécialisé.

Le modèle de référence 32 est ensuite déformé pour obtenir un modèle actualisé 42 représentant la configuration des dents de l’utilisateur à l’instant actualisé.

La illustre la déformation d’un modèle de référence via un algorithme de transformation. L’algorithme de transformation reçoit en entrée le modèle de référence 32 et l’image actualisée 22, puis déforme le modèle de référence en fonction de l’image actualisée pour déterminer un modèle actualisé 42 compatible avec l’image actualisée.

L’algorithme de transformation peut être une méthode métaheuristique, comportant de préférence les étapes suivantes :
- recherche d’une position, d’une orientation et d’une calibration d’un appareil d’acquisition virtuel, collectivement appelées « conditions d’acquisition virtuelles », qui correspondent au mieux aux conditions d’acquisition réelles de l’image actualisée ;
- comparaison de la vue du modèle de référence dans les conditions d’acquisition virtuelles et de l’image actualisée ;
- déformation du modèle de référence afin que le positionnement des dents observées sur ladite vue dans les conditions d’acquisition virtuelles corresponde au positionnement des dents observées sur l’image d’acquisition.

La déformation est donc réalisée pour mettre à jour le modèle de référence à l’instant auquel l’image d’acquisition a été acquise.

De préférence, le modèle de référence est préalablement découpé en modèles de dents, tel qu’illustré sur la , la déformation comprenant le déplacement desdits modèles de dents. Dans un mode de réalisation, la déformation consiste à déplacer des modèles de dent dont la forme reste constante.

La recherche desdites conditions d’acquisition virtuelles et ladite comparaison peuvent en particulier être effectuées suivant l’enseignement de PCT/EP2015/074896.

Alternativement, l’algorithme de transformation comprend au moins un réseau de neurones.

Le au moins un réseau de neurones est préalablement entrainé de façon que le réseau de neurones apprenne à fournir en sortie un modèle actualisé, à partir d’une image actualisée et d’un modèle de référence fournis en entrée.

L’entrainement est réalisé au moyen d’une base d’entrainement comportant des images historiques, des premiers modèles historiques, et des seconds modèles historiques, les images historiques étant assimilables à des images actualisées, les premiers modèles historiques étant assimilables à des modèles de référence et les seconds modèles historiques étant assimilables à des modèles actualisés. De préférence, chaque second modèle historique est déterminé à partir d’une image historique et d’un premier modèle historique correspondant, par exemple manuellement, ou est acquis au moyen d’un scanner 3D sensiblement à l’instant auquel l’image historique correspondante a été acquise. Un enregistrement de la base d’apprentissage peut comporter comme premier objet, une image historique et un premier modèle historique et comme deuxième objet un second modèle historique. On peut indiquer au réseau de neurones que pour un premier objet comportant une image historique et un premier modèle historique, il doit faire correspondre un deuxième objet comportant un second modèle historique. En particulier, pour réaliser l’entrainement du réseau de neurones, on lui fournira un ensemble de premiers objets et un ensemble de deuxièmes objets afin qu’il apprenne à faire correspondre un premier objet avec un deuxième objet. Une fois entrainé, le réseau de neurones est alors capable de déterminer en sortie un modèle actualisé, lorsqu’on lui fournit en entrée une image actualisée et un modèle de référence.

En particulier, si on dispose de plusieurs images actualisées, il est notamment possible d’utiliser les réseaux de renforcement type PPO, tels que décrit sur le site suivant : https://openai.com/blog/openai-baselines-ppo/.

Le réseau de neurones de type PPO peut être configuré pour modifier itérativement la position des dents d’un modèle 3D représentant au moins une partie d’une arcade dentaire de l’utilisateur à partir d’au moins deux images actualisées fournies en entrée du réseau de neurones afin que le modèle 3D, une fois modifié, présente une concordance maximale avec les images fournies en entrée, les au moins deux images actualisées étant des images représentant au moins une partie de l’arcade dentaire de l’utilisateur acquises avec des angles d’acquisition différents. La fourniture de plusieurs images actualisées acquises selon différents angles d’acquisition permet de calculer les mouvements des dents en trois dimensions selon le principe de la triangulation.

Avantageusement, de tels réseaux de neurones ne nécessitent pas d’autres données que les images actualisées en entrée pour effectuer la modification du modèle 3D disponible au réseau de neurones.

Pour l’entrainement du réseau de neurones, on indique au réseau de neurones la position finale des dents attendue en sortie. Le réseau de neurones peut alors apprendre à corriger le résultat qu’il fournit en sortie (modèle 3D « en sortie ») en comparant la position des dents dans ce modèle « en sortie » à la position finale attendue pour lesdits dents. L’écart entre la position des dents attendue et la position desdites dents dans le modèle en sortie que fournit le réseau de neurones peut être par exemple calculé en millimètres, ou en degrés, ou peut être une tolérance de surface, ou une distance euclidienne L1.

Par rapport à un réseau de neurones de type PPO, un réseau de neurones de typeoccupancy networkpeut être moins précis, notamment lorsque certaines portions de la au moins une partie de l’arcade dentaire ne sont pas représentées sur la pluralité d’images actualisées fournie en entrée du réseau de neurones. Avantageusement, un modèle 3D de l’arcade dentaire de l’utilisateur, acquis antérieurement, permet de reconstruire les portions manquantes. Le modèle 3D de l’arcade dentaire de l’utilisateur acquis antérieurement peut également fournir des informations de dimensions, en millimètres par exemple, qui ne peuvent pas être déduites de la pluralité d’images actualisées fournie en entrée seule.

Dans u n autre mode de réalisation de l’étape b), le modèle actualisé est généré à partir de l’image actualisée, de préférence d’un ensemble de plusieurs images actualisées, et d’une bibliothèque de modèles de dent selon un procédé de modélisation comportant, pour chaque image actualisée, les étapes suivantes :
1) analyse de l’image actualisée de manière à déterminer au moins une zone de dent et au moins une valeur d’attribut de dent associée à ladite zone de dent, de préférence un type ou un numéro de la dent à laquelle la zone de dent appartient ;
2) pour chaque zone de dent déterminée à l’étape 1), recherche, dans une bibliothèque historique comportant plus de 1000 modèles de dents associés à ladite valeur d’attribut de dent, dits « modèles de dents historiques », d’un modèle de dent historique présentant une proximité maximale avec la zone de dent, dit « modèle de dent optimal » ;
3) agencement de l’ensemble des modèles de dents optimaux de manière à créer un modèle qui présente une concordance maximale avec l’image actualisée.

La bibliothèque de modèles de dent est de préférence créée avant l’étape a) du procédé de fabrication selon l’invention. De préférence, la bibliothèque de modèles de dents comporte plus de 2 000, de préférence plus de 5 000, de préférence plus de 10 000 modèles de dent historiques. Plus le nombre de modèles de dent historiques est élevé, plus précis est le modèle assemblé.

L'attribut de dent sert à filtrer les modèles de dent historiques pour limiter la recherche aux dents qui présentent la même valeur d’attribut de dent que la dent représentée par la zone de dent sur l’image actualisée.

Un ou plusieurs attributs de dent, en particulier choisi parmi un numéro de dent, un type de dent, un paramètre de forme de la dent, par exemple une largeur de dent, en particulier une largeur mésio-palatine, une épaisseur, une hauteur de couronne, un indice de déflexion en mésial et distal du bord incisif, ou un niveau d’abrasion, un paramètre d’apparence de la dent, en particulier un indice de translucidité ou un paramètre de couleur, un paramètre relatif à l’état de la dent, par exemple « abrasée », « cassée », « cariée » ou « appareillée » (c'est-à-dire en contact avec un appareil orthodontique), un âge pour l’utilisateur, ou une combinaison de ces attributs, peuvent être associés aux modèles de dent.

De préférence, le procédé de modélisation comporte les étapes optionnelles suivantes :
4) optionnellement, remplacement d’au moins un modèle de dent optimal par un autre modèle de dent historique et reprise à l’étape 3) de manière à maximiser la concordance entre le modèle assemblé et l’image actualisée ;
5) optionnellement, reprise de l’étape 1) avec une autre image actualisée et à l’étape 3) et/ou 4), recherche d’une concordance maximale avec l’ensemble des images actualisées utilisées.

La précision du modèle assemblé peut être augmentée si plusieurs images actualisées sont traitées.

A l’étape 1), l’image actualisée est analysée, de préférence en étant soumise à un réseau de neurones entrainé pour déterminer au moins une zone de dent et au moins une valeur d’attribut de dent associée à ladite zone de dent.

A l’issue de l’étape 1), on obtient une image actualisée enrichie d’un descriptif fournissant, pour chaque zone de dent, une valeur d’attribut de dent pour au moins un attribut de dent, par exemple un numéro de dent.

A l’étape 2), on recherche dans la bibliothèque historique, pour chaque zone de dent déterminée à l’étape précédente, un modèle de dent historique présentant une proximité maximale avec la zone de dent. Ce modèle de dent est qualifié de « modèle de dent optimal ».

De préférence, on recherche un modèle de dent historique ayant, pour au moins un attribut de dent, la même valeur que ladite zone de dent. L’attribut de dent peut en particulier être relatif au type de dent ou au numéro de dent. Autrement dit, on filtre les modèles de dent historique pour n’examiner plus en détail que ceux qui sont relatifs au même type de dent que la dent représentée sur la zone de dent.

Alternativement ou, de préférence, en complément de cette comparaison des valeurs d’attribut, la forme de la dent représentée sur la zone de dent peut être comparée à la forme d’un modèle de dent historique à évaluer, de préférence au moyen d’une méthode métaheuristique, de préférence évolutionniste, de préférence par recuit simulé.

A cet effet, on observe suivant différents angles le modèle de dent historique à évaluer. Chaque vue ainsi obtenue est comparée avec l’image actualisée, de préférence avec la zone de dent de manière à établir une « distance » entre cette vue et ladite image actualisée ou, de préférence, ladite zone de dent. La distance mesure ainsi la différence entre la vue et la zone de dent.

Pour chaque modèle de dent historique testé, on détermine ainsi une vue fournissant une distance minimale avec l’image actualisée ou avec la zone de dent. Chaque modèle de dent historique examiné est ainsi associé à une distance minimale particulière, qui mesure sa proximité de forme avec la zone de dent.

Le modèle de dent historique optimal est celui qui, au regard de la ou des comparaisons effectuées, est considéré comme le plus proche de la zone de dent.

On compare ensuite les distances minimales obtenues pour les différents modèles de dent testés et on retient, pour définir le modèle de dent optimal, celui qui présente la plus petite distance minimale. Le modèle de dent optimal présente donc une concordance maximale avec l’image actualisée.

La recherche de la concordance maximale s’effectue de préférence au moyen d’une méthode métaheuristique, de préférence évolutionniste, de préférence par recuit simulé.

Dans un mode de réalisation préféré, on effectue successivement une première évaluation des modèles de dent historiques par comparaison des valeurs d’au moins un attribut de dent, par exemple du numéro de dent, avec les valeurs correspondantes de la zone de dent d’analyse, puis une deuxième évaluation par comparaison de forme. La première évaluation, rapide, permet avantageusement de filtrer les modèles de dent historiques afin de ne soumettre à la deuxième évaluation, plus lente, que les modèles de dents historiques retenus par la première évaluation.

De préférence encore, plusieurs premières évaluations sont effectuées avant d’effectuer la deuxième évaluation.

A l’issue de l’étape 2), on a ainsi associé un modèle de dent optimal à chacune des zones de dent.

A l’étape 3), on crée un modèle assemblé en agençant les modèles de dent optimaux.

Un premier agencement grossier peut être établi en considérant les valeurs d’attribut de dent des modèles de dent optimaux. Par exemple, si les numéros de dent de modèles de dent optimaux sont ceux des canines et des incisives, ces modèles de dents peuvent être disposés suivant un arc correspondant classiquement à la région de l’arcade qui porte ces types de dents.

La forme de cet arc peut être affinée en fonction d’autres valeurs d’attribut de dent.

L’ordre des modèles de dent optimaux est celui des zones de dent correspondantes.

Par ailleurs, la proximité maximale, ou « distance minimale », associée à un modèle de dent optimal résulte d’une observation du modèle de dent suivant un point d’observation. Autrement dit, c’est vraisemblablement sensiblement depuis ce point que la dent que ce modèle modélise est également observée dans l’image actualisée. Les modèles de dent optimaux sont ainsi de préférence orientés de manière que leurs surfaces qui correspondent à leurs zones de dent respectives sur l’image actualisée soient observées depuis un même point d’observation.

Il est ainsi possible de définir un premier agencement des modèles de dent optimaux.

De préférence, le premier agencement des modèles de dent optimaux est ensuite modifié itérativement, de manière à présenter une concordance maximale avec l’image actualisée.

Dans u n autre mode de réalisation de l’étape b),le modèle actualisé (ou un modèle de référence destiné à être déformé pour générer le modèle actualisé) est généré par la mise en œuvre d’un procédé de génération d’un modèle tridimensionnel numérique d’une arcade dentaire comportant les étapes suivantes :
I) projection d’au moins un faisceau lumineux sur l’arcade dentaire de l’utilisateur, de manière à dessiner au moins une marque lumineuse sur l’arcade ;
II) simultanément à l’étape I), déplacement de l’arcade dentaire à travers le faisceau et acquisition, pendant ledit déplacement, d’une série d’images marquées de ladite arcade faisant chacune apparaître une représentation de la marque projetée, ou « projection actualisée » ;
III) identification de ladite projection sur chaque image marquée, puis fabrication d’un modèle tridimensionnel numérique présentant une concordance maximale avec l’ensemble des dites projections actualisées.

De préférence, à l’étape I), on projette un faisceau de lumière structuré.

A l’étape III), on peut rechercher le modèle actualisé au moyen d’une méthode d’optimisation et/ou d’un ou plusieurs réseaux de neurones.

A l’étape III), pour fabriquer le modèle actualisé, on peut modifier un modèle défini en fonction de caractéristiques de l’utilisateur, ou un modèle issu d’une base de données, par exemple un modèle initial, un modèle intermédiaire, ou un modèle final.

A l’étape III), on peut déterminer le modèle actualisé comme étant le modèle à tester obtenu à la fin du cycle d’étapes i) à iii) suivant :
i) création d’un modèle à tester, puis
ii) détermination d’une distance représentative de la différence entre l’ensemble des projections actualisées et le modèle à tester, puis,
iii) si ladite distance représentative dépasse un seuil d’acceptabilité prédéterminé, modification du modèle à tester et reprise à l’étape i).

On peut évaluer la distance représentative à partir de distances élémentaires, chaque distance élémentaire étant déterminée, pour une projection actualisée respective, par une évaluation de la différence entre ladite projection actualisée et une projection de référence optimale, une projection de référence étant une représentation, sur une image de référence représentant une vue du modèle à tester, d’une marque lumineuse virtuelle résultant de la projection, sur le modèle à tester, d’un faisceau lumineux virtuel de même forme que le faisceau lumineux projeté sur l’arcade à l’étape I), l’image de référence optimale étant l’image de référence faisant apparaître la projection de référence qui présente une distance minimale avec la projection actualisée.

Le modèle à tester peut être segmenté de manière à définir des modèles de dent et la modification du modèle à tester comprend des déplacements des modèles de dent et/ou des déformations de ces modèles de dent.

Le premier modèle à tester à être modifié peut être un modèle d’arcade dentaire, de préférence sélectionné en fonction de caractéristiques de l’utilisateur, ou un modèle issu d’une base de données, par exemple un modèle initial, un modèle intermédiaire, ou un modèle final.

A l’étape III), on met en œuvre au moins une, de préférence deux méthodes parmi les méthodes d’optimisation, les méthodes d’intelligence artificielle, les méthodes d’évaluation de dimensions par stéréovision, les méthodes d’évaluation de dimensions par analyse de la forme de la marque lumineuse et les méthodes d’évaluation de dimensions par analyse de la distance entre des points remarquable des images marquées.

A l’étape c ),on conçoit un appareil de contention 44, à partir du modèle actualisé 42. La conception peut être faite manuellement, par exemple par un technicien ou un professionnel de soins dentaires.

Alternativement, la conception est effectuée au moyen d’un logiciel, de préférence automatiquement, c’est-à-dire sans intervention humaine. L’appareil de contention est conçu de manière à maintenir les dents de l’utilisateur dans la configuration des dents à l’instant actualisé.

De préférence, l’appareil de contention est un arc de contention destiné à être fixé, par exemple collé, sur les dents de l’utilisateur. Alternativement, l’appareil de contention est une gouttière orthodontique de maintien.

La conception de l’appareil de contention consiste à déterminer une forme de l’appareil apte à maintenir la configuration des dents de l’instant actualisé.

A l’étape d ),on fabrique l’appareil de contention 52.

Dans un mode de réalisation, la fabrication résulte d’une empreinte réalisée sur une pièce représentant physiquement le modèle actualisé. Les étapes c) et d) sont alors confondues. Par exemple, un fil métallique peut être pressé sur un moulage en plâtre ou en un matériau polymère, représentant physiquement le modèle actualisé, afin de réaliser un arc de contention. Une gouttière en un matériau polymère peut être également fabriquée par moulage sur une telle pièce.

L’appareil de contention peut être également réalisé directement à partir du modèle actualisé, par exemple en concevant un modèle 3D de l’appareil de contention, puis en le fabriquant, par exemple en l’imprimant avec une imprimante 3D.

De préférence, lorsque l’appareil de contention est un arc de contention, on fabrique également une gouttière de transfert, la gouttière de transfert permettant de positionner facilement l’arc de contention sur les dents de l’utilisateur. Dans un premier temps, l’arc de contention est positionné dans la gouttière orthodontique de transfert avec une substance adhésive. Dans un deuxième temps, la gouttière orthodontique de transfert est positionnée en position de service sur les dents de l’utilisateur. Le transport ainsi que le positionnement et la fixation de l’arc de contention sont ainsi facilités. En particulier, il est possible de positionner et fixer l’arc en une seule étape. De plus, la gouttière orthodontique de transfert ayant étant conçue à partir d’un modèle tridimensionnel représentant l’arcade dentaire de l’utilisateur, l’arc de contention peut être positionné précisément. L’article « Méthode simple et rapide de contention indirecte » de Christine MULLER et al., Orthod Fr 2009;80:233–238, EDP Sciences, SFODF, 2009 DOI: 10.1051/orthodfr/2009006, décrit un exemple de procédé de fabrication d’une gouttière orthodontique de transfert.

A l’étape e ),optionnelle, on envoie l’appareil de contention fabriqué, de préférence au professionnel de soins dentaires ou à l’utilisateur. L’utilisateur peut recevoir, avec l’appareil de contention, des instructions lui indiquant comment porter et/ou positionner l’appareil de contention. Avantageusement, l’utilisateur n’a donc pas à se déplacer chez le professionnel de soins dentaires, que ce soit pour l’acquisition d’un modèle 3D grâce à un scanner 3D ou pour recevoir l’appareil de contention et/ou pour que l’appareil de contention soit positionné dans sa bouche.

De préférence, les étapes b) et c) sont mises en œuvre par ordinateur, de préférence sans intervention humaine. L’étape d) et/ou e) peu(ven)t également être réalisée(s) sans intervention humaine. L’ordinateur mettant en œuvre l’étape c) peut communiquer, après l’étape c), des instructions issues de la conception permettant de fabriquer l’appareil de contention à un dispositif de fabrication 50.

La illustre schématiquement un kit de conception 1 selon l’invention.

Le kit de conception 1 comporte un appareil d’acquisition d’images 20, de préférence un téléphone portable, et un système informatique 40, par exemple un ordinateur, comportant un produit programme d’ordinateur configuré pour mettre en œuvre l’étape b) d’un procédé de fabrication selon l’invention, mieux pour mettre en œuvre les étapes b) à c) d’un procédé de fabrication selon l’invention. Le produit programme d’ordinateur peut également être configuré pour envoyer des instructions de conception 64 directement à un dispositif de fabrication 50.

L’appareil d’acquisition d’images 20 peut communiquer avec le système informatique pour transmettre la ou les images actualisées acquises 60 au système informatique 40,viades communications digitales. Dans un mode de réalisation particulier, l’appareil d’acquisition et le système informatique sont intégrés dans un téléphone portable.

Le modèle de référence peut être issu d’une base de données 30, accessible, via des communications digitales, au système informatique. Le modèle de référence peut être transmis 62 au système informatique, en particulier en étant téléchargé. La base de données peut être dans un serveur à distance.

Le kit de conception 1 peut comporter le dispositif de fabrication, le dispositif de fabrication étant de préférence configuré pour communiquer avec le système informatique. Une fois la conception de l’appareil de contention faite, le système informatique 40 peut envoyer des instructions de fabrication 64 au dispositif de fabrication 50.

Une image actualisée 22 est acquise au moyen d’un téléphone portable 20, de préférence par l’utilisateur, de préférence à distance d’un cabinet dentaire ou orthodontique.

L’image actualisée 22 est envoyée à un système informatique 40. Le système informatique peut être intégré ou non dans le téléphone portable. De préférence, le système informatique est un applicatif spécialisé, pouvant être installé sur le téléphone portable.

Le système informatique 40 peut de préférence communiquer avec une base de données 30 comportant des modèles intermédiaires, initial et final issus d’un ou plusieurs scénarios de traitement orthodontique, représentant des configurations de l’arcade dentaire de l’utilisateur. Les modèles intermédiaires et final représentent des configurations théoriques de l’arcade dentaire de l’utilisateur. Le modèle initial est un modèle acquis par le professionnel de soins dentaires, classiquement, de préférence au moyen d’un scanner 3D. A l’étape b), le modèle de référence est déterminé en sélectionnant un modèle de la base de données 30.

Alternativement, à l’étape b), le modèle de référence 32 est sélectionné manuellement et envoyé au système informatique 40, par exemple par le professionnel de soins dentaires ou un technicien.

A partir de l’image actualisée 22 et du modèle de référence 32, le système informatique 40 peut déterminer le modèle actualisé 42, comme décrit à l’étape c) d’un procédé selon l’invention.

Le système informatique 40 peut ensuite, à l’aide du modèle actualisé 42, concevoir un appareil de contention 52, comme décrit à l’étape d) d’un procédé selon l’invention, optionnellement avec l’aide d’un opérateur ou d’un professionnel de soins dentaires. La détermination du modèle actualisé (étape c)) et la conception de l’appareil de contention (étape d)) peuvent être réalisées à distance l’une de l’autre. Le système informatique peut comporter plusieurs processeurs.

De préférence, le téléphone portable comporte un applicatif spécialisé configuré pour mettre en œuvre les étapes a) à c) selon l’invention, de préférence les étapes a) à d) selon l’invention.

L’étape d) de conception de l’appareil de contention permet de déterminer des instructions de fabrication dudit appareil de contention. L’appareil de contention 52 peut être un arc de contention ou une gouttière orthodontique de maintien. Ces instructions sont avantageusement envoyées à un dispositif de fabrication 50.

Le dispositif de fabrication fabrique, à partir des instructions l’appareil de contention. Le dispositif de fabrication peut être une imprimante 3D. L’imprimante 3D peut être chez l’utilisateur.

A l’issue de la fabrication, l’appareil de contention peut être envoyé directement à l’utilisateur. De préférence lorsque l’appareil de contention est un arc de contention, il est envoyé dans une gouttière de transfert, qui comporte, en plus de l’arc, de la colle permettant de fixer l’arc de contention aux dents de l’utilisateur lorsque la gouttière de transfert est positionnée sur lesdites dents de l’utilisateur.

Comme cela apparaît clairement à présent, un procédé selon l’invention permet de fabriquer un appareil de contention à partir d’une ou plusieurs images actualisées, de préférence des photos prises par l’utilisateur, et d’un modèle de référence acquis alors que les dents n’avaient pas encore atteint leur configuration finale. Cette fabrication peut donc être réalisée sans intervention de l’orthodontiste spécifiquement à cet effet, ce qui évite à l’utilisateur de prendre un rendez-vous avec ce dernier.

Ainsi, grâce à l’acquisition de simples images extra-orales des dents de l’utilisateur, c’est-à-dire des images acquises au moyen d’un appareil d’acquisition d’images situé à l’extérieur de la bouche de l’utilisateur lors de l’acquisition, il est possible de concevoir et fabriquer un appareil de contention, sans que l’utilisateur n’ait besoin de consulter, physiquement, son professionnel de soins dentaires. En particulier, un procédé selon l’invention, permet de fabriquer des arcs de contention destinés à être positionné sur une surface intrados des dents de l’utilisateur, à partir de l’acquisition d’images extra-orales, représentant notamment des surface extrados des dents de l’utilisateur.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et représentés.

Claims

Procédé de fabrication d’un appareil de contention, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
a) à un instant actualisé, à la fin ou après la fin d’un traitement orthodontique, acquisition d’au moins une image bidimensionnelle d’au moins une partie d’une arcade dentaire d’un utilisateur, dite « image actualisée », au moyen d’un appareil d’acquisition d’images;
b) génération d’un modèle tridimensionnel numérique représentant l’arcade dentaire de l’utilisateur, dit « modèle actualisé», à partir de l’image actualisée;
c) conception, à partir du modèle actualisé et de préférence par ordinateur, d’un appareil de contention adapté au maintien des dents dans leur configuration à l’instant actualisé;
d) fabrication de l’appareil de contention.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’appareil de contention est un arc de contention ou une gouttière orthodontique de maintien, de préférence un arc de contention.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à l’étape b) le modèle actualisé est obtenu par déformation, à partir de l’image actualisée, d’un modèle tridimensionnel numérique de l’arcade dentaire de l’utilisateur, dit « modèle de référence », acquis avant l’étape a).
Procédé selon la revendication 3, dans lequel le modèle de référence est un modèle tridimensionnel numérique de l’arcade dentaire de l’utilisateur généré au début du traitement orthodontique ou pendant le traitement orthodontique, le modèle de référence représentant de préférence l’arcade dentaire de l’utilisateur dans une configuration théorique souhaitée à un instant intermédiaire du traitement orthodontique ou à un instant final du traitement orthodontique, dits « modèle intermédiaire » ou « modèle final » respectivement.
Procédé selon la revendication 4, dans lequel le modèle de référence est un modèle final.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, à l’étape b),
- le modèle actualisé lorsque le procédé dépend de l’une quelconque des revendications 1 à 3, ou
- le modèle de référence lorsque le procédé dépend de l’une quelconque des revendications 4 à 6,
est obtenu
au moyen d’un LIDAR intégré dans un téléphone portable de l’utilisateur ou
par la mise en œuvre d’un procédé de modélisation d’une arcade dentaire, de préférence par un téléphone portable de l’utilisateur, ledit procédé de modélisation comportant les étapes suivantes :
1) analyse d’une image représentant l’arcade dentaire de l’utilisateur de manière à déterminer au moins une zone de dent et au moins une valeur d’attribut de dent associée à ladite zone de dent, de préférence un type ou un numéro de la dent à laquelle la zone de dent appartient;
2) pour chaque zone de dent déterminée à l’étape 1), recherche, dans une bibliothèque historique comportant plus de 1000 modèles de dents associés à ladite valeur d’attribut de dent, dits « modèles de dents historiques », d’un modèle de dent historique présentant une proximité maximale avec la zone de dent, dit « modèle de dent optimal » ;
3) agencement de l’ensemble des modèles de dents optimaux de manière à créer un modèle qui présente une concordance maximale avec l’image analysée à l’étape 1), ladite image étant, pour obtenir le modèle actualisé, une dite image actualisée, ou, pour obtenir le modèle de référence, une image acquise avant l’instant actualisé.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, à l’étape b),
- le modèle actualisé lorsque le procédé dépend de l’une quelconque des revendications 1 à 2, ou
- le modèle de référence lorsque le procédé dépend de l’une quelconque des revendications 3 à 4,
est obtenu par la mise en œuvre d’un procédé de génération d’un modèle tridimensionnel numérique d’une arcade dentaire comportant les étapes suivantes :
I) projection d’au moins un faisceau lumineux sur l’arcade dentaire de l’utilisateur, de manière à dessiner au moins une marque lumineuse sur l’arcade ;
II) simultanément à l’étape I), déplacement de l’arcade dentaire à travers le faisceau et acquisition, pendant ledit déplacement, d’une série d’images « marquées » de ladite arcade faisant chacune apparaître une représentation de la marque projetée, ou « projection » ;
III) identification de ladite projection sur chaque image marquée, puis fabrication d’un modèle tridimensionnel numérique présentant une concordance maximale avec l’ensemble de projections.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’appareil d’acquisition étant un téléphone portable et/ou la fabrication de l’appareil de contention est réalisée avec une imprimante 3D.