Ground Traffic Flow with EATs

Las dos técnicas generales para producir modelos 3D son el método directo, en la misma boca del paciente, e indirecto, fuera de la boca del paciente. Un método directo para reconstruir modelos 3D de la dentición implica el uso de una cámara intraoral basada en los principios de luz estructurada (ver Figura 2.9a). Luego de aislar la dentición y aplicar un agente opacificador, se toman pequeñas imágenes del tamaño de una estampilla con una cámara de video, a la vez que se aplica un patrón de luz estroboscópica sobre los dientes. Las imágenes se transmiten a un computador donde se registran y los datos se procesan con el fin de eliminar artefactos y puntos redundantes. Este dispositivo es empleado en SureSmileTM(OraMetrix, Inc., Dallas, Texas.) [27]. De igual modo, en Yamany y otros [28, 29] se presenta un sistema que construye un modelo 3D de la oclusión dental del paciente usando una cámara de video intraoral. Se extrae la información 3D a partir de una secuencia de imágenes 2D de la mandíbula empleando una técnica de forma a partir de sombreado (Shape From Shading) con proyección perspectiva y calibración de cámara. La fusión de los datos de rango y técnicas de registro 3D desarrollan el modelo completo (ver Figura 2.9b).

En Alcañiz y otros [30] se describe el uso de una máquina de trazado de contornos para ortodoncia. En este sistema, puntos capturados directamente tocando la superficie de cada diente son usados para el ajuste de modelos de dientes de una base de datos anatómica. Aunque la técnica descrita captura directamente en el interior de la boca del paciente, el paciente debe permanecer mucho tiempo con la cabeza inmovilizada durante el proceso.

Por su parte, el método indirecto comienza con una impresión de alginato o de polivinilsiloxano. Se vacía la impresión con escayola o yeso, y se toma una imagen de una forma destructiva o no destruc- tiva. El escaneo destructivo implica la eliminación de una capa de material, mientras se alterna con la captura de la imagen, con el fin de generar un conjunto de imágenes con las cuales se obtiene una

2.2 Modelos de Estudio Digitales 11

(a) Sistema usado por SureSmile. (b) Diagrama del sistema en [28].

Figura 2.9: Sistemas de adquisición 3D.

representación en 3D. La toma de imágenes no destructiva implica la utilización de un sistema óptico o fotogramétrico con un dispositivo móvil para obtener diversas perspectivas del modelo de yeso. Las perspectivas se combinan para dar lugar a un modelo completo.

En Laurendeau y otros [14, 15] se presenta un dispositivo especial detector de datos de rango usando proyectores de luz incandescente. La adquisición de las imágenes 3D está basada en la absorción de luz por un medio dispersivo empleando cámaras CCD convencionales. Puede obtener una reconstrucción 3D de porciones superiores de los dientes y no de la geometría global de los dientes y de las encías.

Una técnica muy utilizada resulta al aplicar el principio de triangulación en la captura de imágenes proyectadas con luz estructurada. Se proyecta un patrón de puntos, líneas o cuadrículas luminosas (normalmente láser) sobre la superficie de un objeto, que se deforma con ella, se toma una imagen y se hace un análisis trigonométrico posteriormente. En Yamamoto y otros [31, 32] se desarrolla un sistema para la medición de siluetas 3D de moldes dentales (ver Figura 2.10a). El sistema reconstruye la superficie superior de cada diente. En Kuroda y otros [33] se describe un dispositivo de medida 3D adaptado especialmente para el análisis de moldes dentales (ver Figura 2.10b). A pesar de que la precisión del sistema es 0.05 mm, toma mucho tiempo de adquisición y de generación del modelo 3D (40 min para un modelo dental). En Alcañiz y otros [34] se describe una técnica para la adquisición y procesamiento de imágenes 3D de las siluetas de impresiones dentales hidrocoloidales (ver Figura 2.10c).

12 CAPÍTULO 2. Fundamentos

(a) Diagrama del sistema en [31, 32]. (b) Diagrama del sistema en [33]. (c) Diagrama del sistema en [34].

Figura 2.10: Sistemas de adquisición 3D.

Para obtener las formas 3D algunos procedimientos de adquisición resultan un poco complicados y costosos; por ello resulta muy conveniente emplear sistemas disponibles comercialmente. Existen los sistemas específicos para aplicaciones en laboratorios dentales como el escáner dental DigiScan DSTM(RSI GmbH Oberursel, Germany) y los de propósito general. En Kondo y otros [1, 35, 36] los mo- delos dentales son escaneados usando el Digitalizador 3D Cyberware 3030R-HIREZ (ver Figura 2.11b). El escáner produce imágenes 3D monocromáticas de alta resolución.

(a) Dispositivo DigiScan. (b) Dispositivo en [35].

Figura 2.11: Sistemas de adquisición 3D.

Desde 1997 la empresa Konica Minolta trabaja en tecnología 3D con digitalizadores sin contacto usados tanto en el sector industrial como en el sector médico basados en el principio de triangulación láser. En

2.2 Modelos de Estudio Digitales 13

Sohmura y otros [37] se realiza la construcción del modelo completo en 3D de modelos dentales y la reconstrucción de la condición oclusal usando un sistema Minolta Vivid 700 y un goniómetro original con marcas para la transferencia de datos (ver Figura 2.12a). En Kusnoto y Evans [38] se valoró la confiabilidad de las reconstrucciones usando éste escáner en un modelo de estudio dental. Posteriores referencias de Minolta también han sido empleados en la adquisición de los modelos dentales. En Sohmura y otros [39] utilizaron el Minolta Vivid 900 (ver Figura 2.12b), y se mejoró en la resolución de los datos. En Hakim y otros [40, 41] para contruir modelos digitales en su estudio emplearon el Minolta Vivid 910 (ver Figura 2.12c). En Tomaka y otros [42, 43] cuentan con el Minolta Vivid 9i (ver Figura 2.12d), y una tornamesa para la adquisición de modelos dentales de yeso.

(a) Dispositivo en [37]. (b) Dispositivo en [39]. (c) Dispositivo en [41]. (d) Dispositivo en [42].

Figura 2.12: Sistemas de adquisición 3D.

Otra aproximación hacia el barrido no destructivo implica el uso de métodos de tomografía computari- zada para la toma de la imagen del modelo de yeso [17, 44, 45] o, de forma alternativa, de la impresión de los dientes directamente. Estos procesos ofrecen la posibilidad de generar modelos con información cualitativa y semicuantitativa, y modelos que sean precisos desde un punto de vista dimensional para la fabricación de aparatos dentales; por ejemplo, el aparato InvisalignTM_{(Align Technology, Inc., Santa}

Clara, CA) o brackets de ortodoncia específicos para cada paciente [46].

Tras la toma de imágenes, se reconstruyen los modelos de la dentición para el diagnóstico y la simu- lación/planificación del tratamiento. Con fines diagnósticos, toda la arcada puede tratarse como un solo objeto. Sin embargo, para simular el tratamiento, en particular, el que implica el movimiento de los dientes, debe segmentarse cada arcada en dientes individuales [27].

14 CAPÍTULO 2. Fundamentos