Введение к работе
Актуальность исследования. Работа посвящена изучению более совершенных способов определения и представления измерительной информации с использованием математического моделирования применительно к морфометрической диагностике (ММД). Измерительная информация для определения геометрических характеристик челюстно-лицевой области (ЧЛО) необходима при изучении закономерностей роста и развития костей лицевого скелета, диагностике различных деформаций, составлении плана лечения и контроле его результатов, моделировании недостающих частей лица, автоматизации лечебных манипуляций, получении юридической документации.
Современный этап развития стоматологии характеризуется значительным прогрессом в разработке методик восстановления нарушенных форм ЧЛО. Разработан ряд новых конструктивных операций на лицевом скелете. Получили развитие методы устранения деформации лица с применением скульптурно-моделированных имплантатов. В челюстно-лицевой ортопедии накоплен большой опыт как в лечении, так и в эстетике протезирования. В ортодонтии широкое применение находят функциональные методы лечения челюстно-лицевых аномалий и усовершенствованные конструкции несъемных дуговых аппаратов.
Однако, при реализации этих методов, определение норм и патологий выполняется простейшими способами, которые не всегда позволяют с высокой степень» точности планировать лечение и характеризовать остаточную патологию. Решение многих задач ММД,в том числе и определение норм, связано с совместной обработкой измерительной информации, относящейся непосредственно не только к области исследования, но и к рядом расположенным элементам в ЧЛО.. Отсюда возникает проблема синтезирования измерительной информации в единую мо-
-4-.
даль и представление этой модели в системе координат, не изменяющейся во времени и обеспечивающей наибольшую информативность в определении различных геометрических характеристик зубочелюстной области. Вопросы синтезирования измерительной информации и ее представления в стоматологии до сих пор не нашли достаточного отражения, хотя эти проблемы и были сформулированы в публикациях
(M.L.Jones et all, 1980; D.K.B.Madre, 1983; T.Wada et all, 1984). Решение этих проблем связано с более совершенными способами получения и обработки измерительной информации, которые начали использоваться в технике, гоодезии и картографии (А.Н.Черний, 1981; А.Н.Лобанов, 1984; Е.И.Калантанов, 1985), где за основу получения исходной измерительной информации принята сгереосьемка и аналитические методы ее обработки, связанные с использованием координатной формы представления, однако нет разработок применения аналогичных методик для ЫМД в стоматологии. Неоднократно ставился вопрос о более полном привлечении математического аппарата для решения диагностических задач, которые до настоящего времени решаются гла-зонерно и субъективно. Такие попытки имеются (Н.Н.Гаража и С.Н.Гаража, А.Я.Гольїшев, В.И.Семенников, 1987; А.Матвеева с соавт., В.И.Шульженко с соавт., 1990), но, в основном, в отечественной стоматологии электронно-вычислительная техника используется только при расшифровке ТРГ и получении текстовой информации из банка данных по историям болезни. Данные зарубежной литературы свидетельствуют 0 более ШИРОКОМ ИСПОЛЬЗОВаНИИ КОЫПЬВТерОВ В ММД (A.C.Huddart et all, 1971; W.H.Krogman, .1972; H.J.Shenk et all, 1986; R.Crauford, K.Takada et all, 1988 и другие), однако, алгоритмы решения задач не публикуются. Разработка отечественных алгоритмов определения различных геометрических характеристик ЧЛО с. оценкой их точности позволит значительно расширить применение ЭВМ в стоматологии.
- 5 -Цель исследования - совершенствование морфометрической дваг-шстики в челюстно-лицевой области.
Задачи исследования; '.. Усовершенствование способов определения морфомегрических характеристик челюстей и лица. !. Изучение координатного метода представления измерительной информации. Обоснование выбора системы координат головы (СКГ) для решения задач стоматологии. >. Определение индивидуальных иорфомвтрических характеристик ЧЛО. !. Уточнение характеристики формы зубной дуги (ФЗД). Определение среднестатистической ФЗД у детей в период временного прикуса. '. Усовершенствование простейших и планиметрических инструментов
в стоматологии. >, Разработка аппаратуры и методов стереосъемок, их синтезирование. '. На основе изучения морфонетрических характеристик ЧЛО разработка ортодонтических аппаратов. I. Определение закономерностей роста. Прогнозирование характеристик роста лица. '. Экспериментальная проверка методов МИД, которая необходима для оценки достоверности разработанных методов и для выработки практических приемов и рекомендаций.' Научная новизна. Впервые представлено обоснование СКГ для ре-іения задач стоматологии на" основе матрицы роста и ее собственных іекторов.
Впервые на основании математической обработки координат всех неющихся антропометрических точек головы с учетом их симметрии патологии дано точное положение 3-х взаимно перпендикулярных ко-'рдинатных плоскостей у каждого индивидуума.
Впервые изучены закономерности морфологического перемещения
- б -
элементов ЧЛО в СКГ по мере роста черепа.
Впервые сгруппирован комплекс ыорфометрических показателей длп костных и мягкотканных структур, характерных для детей с односторонней сквозной расщелиной губы, альвеолярного отростка и неба в динамике.
Установлено, что ФЗД в проекции на гнатическую и медианную плоскости как временного, так и постоянного детского прикуса представляет собой эллипс с соотношением полуосей, равным 1,25, являющимся индексом зубной дуги, а проекция на кондиллярную плоскость представляет собой кривую скольжения, образованную дугами окружности.
Разработан координатный способ определения различных геометрических характеристик ЧЛО - оі-резков, углов, площадей, объемов, единой окклюзиошшй линии (ЕОЛ), рельефа поверхностей и изменения их форм. Разработано определение рельефа поверхности лица контактным способом. Усовершенствован способ стереофотограмметрического (СФГМ) определения морфометрических характеристик, основанных на съемке различных ракурсов лица, верхней и нижней челюстей и объединение их в общую модель ЧЛО. Разработан способ стереосинтеза кожных и костных структур, основанный на стереофотосъемке и стерео-рентгеновской съемке и устройство для его ос yup с тв лени я. Разработан способ аналитического синтезирования изображений наружных и внутренних структур ЧЛО и черепной областей, полученных различными методами по общим точкам. Разработано математическое моделирование личной нормы и патологии. Разработан способ и устройство для определения окклюзионной поверхности и соотношения челюстей, а также способ определения положения оси вращения височно-нижнече-люсткого сустава относительно отдельных зубов и разработаны орто-донтические аппараты для лечения сагиттальных и вертикальных ано-
- 7 -алий. Разработана классификация антропометрических ориентиров оловы и признаки классификации способов определения измеритель-юй информации и форм ее представления.
Практическая значимость. На основании результатов исследова-іия предложено математическое решение получения СКГ по способу іаименьших квадратов, объединения стереопар, полученных неюстиро-анными камерами фотоаппаратов. Найдены математические решения шределения норм и патологий, даны алгоритмы реиения задач.
Разработаны способы определения ФЗД; окклюзионной поверхнос-:и и взаимного расположения элементов челюстей; способ стереофото-ьемки; стереосинтеза; аналитический способ интегральной морфомет-іической диагностики ЧЛО. Определена матрица роста.
Разработаны устройства для определения ФЗД, окклюзионной по-іерхности, взаимного расположения элементов челюстей, осущэствле-[ия способа стереосинтеза.
Разработаны ортодонтические аппараты для лечения вертикальных і сагиттальных аномалий.
Предложена классификация антропометрических ориентиров и при-інаки классификации способов определения измерительной информации і форм ее представления.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссерта-іионной работы были доложены на семинаре Всесоюзной школы передово-о опыта (ВДНХ, 1986 г.) на базе Всесоюзного центра по лечению де-:ей с врожденными пороками развития лица и челюстей; на совмест-lou заседании сотрудников кафедры ортодонтии ФУС ВНПО "Стоматоло-ия" и курсантов, обучающихся на цикле усовершенствования врачей 1991 г.).
Диссертационная работа апробирована на совместном заседании ютрудников научно-клинического отдела, ортопедической стоматоло-
- 8 -гии, ортодонтического отделения поликлиники, рентгенологии, терапевтической стоматологии ЦНИИС и кафедры хирургической стоматологии ФУС БШІ0 "Стоматология" 4 октября 1991 г.
Публикации. По reve диссертации опубликовано б статей, получено 4 авторских свидетельства на изобретения, I приоритетная спра: ка и I положительное решение на изобретение, 8 удостоверений на рационализаторские предложения.
Внедрение. Результаты исследования внедрены в практику работы научно-клинического отдела ЦНИИС, ортодонтического отделения поликлиники детского и подрасткового возраста ЦНИИС, Всесоюзного центра по лечению детей с врожденными пороками развития лица и челюстей, детской городской больницы № 41, поликлиники института атомной энергии иы. И.В.Курчагова, выполнен договор по социалистическому научно-техническому содружеству между ЦНИИС и МИИГАиК.
Связь задач исследования с проблемным планом научного совета по стоматологии АМН СССР. Работа выполнена в научно-клиническом отделе ЦНШСтоматологии МЗ РСФСР. № государственной регистрации темы 01860027911.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на стра-
ницах машинописного текста, содержит 15 таблиц и 30 рисунков. Она состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Последний включает 251 источник, из которых 118 иностранных.
