Спосіб отримання фотографічних зображень для створення віртуальної комп’ютерної 3d моделі черепно-щелепно-лицевої ділянки

Реферат: Спосіб отримання фотографічних зображень для створення віртуальної комп'ютерної 3D моделі черепно-щелепно-лицевої ділянки включає отримання послідовних фотографічних зображень пацієнта. Додатково отримують серію послідовних фотографічних зображень пацієнта шляхом зйомки тіла пацієнта по траєкторії руху фотокамери навколо об'єкта по колу 360°, наприклад з фотозахопленням зображення (виду) з кроком у діапазоні 0,1-20° повороту камери та наступною обробкою знімків у програмному математичному середовищі. UA 80974 U (12) UA 80974 U UA 80974 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі медицини, а саме до хірургічної стоматології та щелепно-лицевої хірургії і призначена для створення віртуальної комп'ютерної 3D моделі черепно-щелепно-лицевої ділянки (ЧЩЛД). Одним з важливих етапів в комплексному аналізі дефектів та деформацій ЧЩЛД є діагностична візуалізація, яка допомагає скласти цілісний та всебічний план оперативного втручання. Існують безліч методів візуалізації, які можуть бути аналоговими або цифровими, дво- або тривимірними. Рішення про використання того чи іншого методу приймають в залежності від співвідношення між результатом і ризиком, який пов'язаний з рентгенологічним навантаженням [1]. Найближчим по своїй суті до способу, що заявляться, вибраний як прототип, є система Dimensional Imaging 3D. В основі якої синхронна робота 4 стійок з фотоапаратами на різних рівнях, що працюють в автоматичному режимі і передають зображення на систему потужних комп'ютерів з відповідним програмним забезпеченням. Фототехніка доповнюється також обладнанням для забезпечення якісного освітлення та каркасно-тентовою конструкцією одноманітного білого фона. До позитивних якостей системи належить: високий ступінь деталізації 3D моделі та автоматизація процесу отримання моделі, швидкість процесу перетворення "фото - 3D модель" та інші. Але найвагомішими та найсуттєвішими недоліками Dimensional Imaging 3D є: дуже висока вартість системи та програмного забезпечення в купі, а також громіздкість всього обладнання [2] Таким чином, дане дослідження є дорогим, отже ексклюзивним для пацієнта і не може бути використано як широкодоступний метод. Спосіб отримання фотографічних зображень для створення комп'ютерної 3D моделі черепно-щелепно-лицевої ділянки, що заявляється, є бюджетним та призначений для діагностичної візуалізації в передопераційний, післяопераційний періоди, а також на кожному з етапів багатоетапних операцій. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення точності діагностики дефектів черепно-щелепно-лицевої ділянки. Технічний результат полягає в покращенні діагностики дефектів та деформацій черепнощелепно-лицевої ділянки та можливість отримувати діагностичну візуальну модель на кожному з етапів оперативного втручання. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі, який включає панорамну, окклюзійну, цефалометричну, томографічну рентгенографії, КТ, МРТ, інтерактивна КТ, KT-3D реконструкція структур обличчя, згідно з корисною моделлю додатково проводять серію фотографічних знімків пацієнта з наступним створенням віртуальної комп'ютерної 3D моделі. Відмінною особливістю запропонованого способу є: простота використання; нешкідливість; доступність; відсутність інвазивності; відсутність протипоказань; відсутність постійного рентгенологічного навантаження на організм пацієнта, що дає можливість створювати безліч нових моделей одного і того ж пацієнта нескінченну кількість разів; відсутність фінансових витрат пацієнта на отримання задокументованої інформації на кожному етапі лікування; немає прив'язки до дорогого, габаритного обладнання, що потребує додаткових витрат та приміщень. Показаннями до використання є: дефекти та деформації черепно-щелепно-лицевої ділянки; переломи кісток ЧЩЛД; вікові зміни обличчя. За даними літератури такий спосіб невідомий. Спосіб здійснюється наступним чином: створення віртуальної комп'ютерної 3D моделі передбачає отримання серії знімків одного і того ж об'єкта за порівняно короткий проміжок часу з максимальною деталізацією зон, на які акцентується увага. Проводити серію знімків слід на рекомендованій відстані (на відстані витягнутої руки з коректуванням фокусної відстані мануальними налаштуваннями об'єктива фотоапарата) від об'єкта до об'єктива камери. Цифровим пристроєм для захоплення зображення при створенні моделі виступає цифровий фотоапарат, який може бути як компактним (з вбудованим об'єктивом і автоматизованою системою роботи), так і дзеркальним (з виносним змінним об'єктивом і автоматичними або ручними настройками). З будь-яким типом матриці, як CMOS, так і CCD, а найбільш оптимальним є використання довгофокусного об'єктива. Правила зйомки: 1. Жорстка штативна фіксація фотоапарата. 2. Роздільна здатність від 6 мпкс. до 10 мпкс, що є оптимальним, так як під час компонування 3D моделі кожне з зображень автоматично стискаються до значення 1600 × 1200, що приблизно є рівним 2 мпкс. 3. При зйомці підбирають оптимальну експозицію за допомогою значень діафрагми. Вона визначає глибину різкості зображуваного простору (ГРЗП). 1 UA 80974 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 4. Зйомка припускає використання досить короткої витримки для досягнення максимально природних фотографій. 5. Використання різних світлофільтрів для більш детальної передачі рельєфу та контуру, наприклад рубцево-зміненої області шкіри. 6. Фотографувати об'єкт слід в приміщенні, при цьому головною умовою є природне освітлення. При використанні спалаху її слід встановлювати не на сам фотоапарат, а окремо від тіла фотоапарата. 7. При зйомці зі спалахом використовується відбивач, який висвітлить тіні і зробить об'єкти більш об'ємними та виразними. 8. Дана зйомка припускає використання низьких значень світлочутливості (100-200 одиниць), тому високі показники ISO призводять до появи шумів. Усунути подібні артефакти можливо і після зйомки, використовуючи різні графічні редактори, але природність і оригінальність структури фото загубиться. 9. Бажано використовувати "неагресивні" систем стабілізації зображення і зовсім деактивізувати шумоподавлювач. Об'єкт зйомки повинен бути статичним, тобто пацієнт повинен постаратися якомога більше залишатися нерухомим і не змінювати своє положення в просторі від початку і до завершення зйомки. Для правильної та послідовної зйомки верхню третину тіла пацієнта слід умовно розділити на 3 поверхи і "дах". Кожен поверх - це умовна траєкторія руху знімаючого, яку він описує під час зйомки об'єкта, обходячи його по колу на 360° з кроком у діапазоні 0,1-20°. Зйомку починають з середнього або другого поверху. Положення об'єктива фотоапарата має бути перпендикулярно основній центральній осі, проведеної через перетин двох площин серединної сагітальної і площини вушної вертикалі пацієнта. Починаючи зі строго фронтального знімка, поступово рухаються вправо, обходячи пацієнта кроками по 10° до повернення у вихідну точку, тим самим завершивши описувати траєкторію, замкнувши коло і завершивши зйомку другого поверху. Перший поверх передбачає повторення рухів як при зйомці другого поверху зі зміною значення кута, яке наближається до - тупого (від 115° до 130°) щодо центральної осі. Позиціонування фотоапарата щодо пацієнта відбувається по умовній лінії, яка проходить через центр об'єктива, паралельно основі тіла фотоапарата. Третій поверх передбачає повторення рухів як при зйомці другого поверху зі зміною значення кута, яке наближається до - гострого (50° або 65°) щодо центральної осі. Позиціонування фотоапарата щодо пацієнта відбувається по умовній лінії, яка проходить через центр об'єктива, паралельно основі тіла фотоапарата. Завершують зйомку створенням серій знімків "даху" - зйомка зверху об'єкта для деталізації виду, який потрапляє в сліпу область при зйомці на попередніх етапах (поверхах). Спосіб, що заявляється, апробовано на кафедрі хірургічної стоматології та щелепно-лицевої хірургії НМУ у 2012 році. У всіх випадках діагностичної візуалізації за допомогою віртуальної комп'ютерної 3D моделі отримано максимально точне і об'єктивне відображення інформації зон, що досліджуються. Джерела інформації: 1. Маланчук В.О., Логвіненко І.П., Маланчук Т.О. та ін. Хірургічна стоматологія та щелепнолицева хірургія: підручник. - К.: ЛОГОС, 2011. - С. 513-534. 2. Dimensional Imaging LTD. DI3D™ V5 high definition 3D surface image capture solutions booklet. 2011, 3-7 p. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб отримання фотографічних зображень для створення віртуальної комп'ютерної 3D моделі черепно-щелепно-лицевої ділянки, що включає отримання послідовних фотографічних зображень пацієнта, який відрізняється тим, що додатково отримують серію послідовних фотографічних зображень пацієнта шляхом зйомки тіла пацієнта по траєкторії руху фотокамери навколо об'єкта по колу 360°, наприклад з фотозахопленням зображення (виду) з кроком у діапазоні 0,1-20° повороту камери та наступною обробкою знімків у програмному математичному середовищі. 2 UA 80974 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3