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Datos Generales
Nombre del
Proyecto
COMPARACIÓN DE DOS TECNICAS DE ADQUISICION DE MODELOS DE
ESTUDIO DIGITALES
Semillero
SIUCFO
Área del
Proyecto
Ciencias de la Salud y el Deporte
Subárea del
Odontología
Proyecto
Tipo de
Proyecto
Proyecto de Investigación
Subtipo de
Proyecto
Investigación en Curso
Grado
NOVENO SEME
Programa
Académico
Odontología
Email
[email protected]
Teléfono
3012781797
3194427544
Nodo
Antioquia
Integrantes :
[1037626470-SEBASTIAN MESA MAYA]
[1037626470-SEBASTIAN MESA MAYA]
[1037638520-MARIANA ALEXANDRA MARTINEZ MONTOYA]
[1037638520-MARIANA ALEXANDRA MARTINEZ MONTOYA]
[1037603565-MARCELA RAMIREZ OCAMPO]
[43613147-PAOLA BOTERO MARIACA]
[98560447-ALEJANDRO PELAEZ VARGAS]
Instituciones a las que pertenece :
[860029924-UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA]
Datos Específicos del Proyecto
Introducción
El Diseño Asistido por Computador/ Manufactura Asistida por Computador (CAD/CAM) son
empleados desde los años 70 en diferentes áreas tales como ingenierías, arquitectura, medicina,
odontología, entre otras. Durante la etapa de diseño existe la posibilidad de dibujar el objeto de
interés cuando tiene una baja o mediana complejidad. Sin embargo, en el caso de estructuras
anatómicas generalmente es necesario realizar algún tipo de adquisición digital de datos
apoyándose en técnicas de contacto o no contacto. Según la resolución las diferentes técnicas tienen
costos que varían enormemente y en algunos casos las conviertes en inaccesibles para el
odontólogo general. Más recientemente, se ha desarrollado la fotogrametría, la cual se ha usado con
éxito en arqueología principalmente. Está técnica cuenta con aplicaciones de libre acceso con la
idea de cerrar la brecha que los costos producen para diferentes profesionales. En el presente
proyecto se realizará una comparación de la fotogrametría y el escáner laser para la adquisición de
modelos de estudio dentales. Dado el desarrollo actual de la fotogrametría una vez el usuario está
entrenado puede usar la cámara de teléfonos inteligentes para adquirir la información
tridimensional del objeto de interés
Planteamiento del Problema
Se ha documentado el uso de la tecnología CAD/CAM en diferentes áreas del conocimiento como
la aviación, el sector automotriz, la construcción civil, la arquitectura, la medicina, las fuerzas
armadas, entre otros. Dicha tecnología permite realizar la adquisición, el pos-procesamiento y la
fabricación de modelos 3D. Los métodos de adquisición más utilizados son el escáner de luz
blanca, escáner laser, la interferometría y la fotogrametría. Sin embargo, el más difundido es el
escáner laser, por presentar ventajas como su alto nivel de reproductibilidad, pero desventajas como
su elevado costo y limitado acceso. En contraste, la fotogrametría genera los modelos 3D digitales
por medio de software que incluso puede estar disponibles para el público de forma gratuita y
ofrecen un manejo fácil y rápido. No existen referencias científicas en odontología, que nos aclaren
cuales son las condiciones óptimas al momento de la obtención de las fotografías según variables
como resolución y tipo de iluminación, y a su vez no hay reportes que demuestren la
reproducibilidad de los modelos 3D digitales obtenidos por fotogrametría, de tal manera que se
permita la eliminación del archivo físico de modelos en nuestro laboratorio. Lo anterior, genera un
interrogante ¿Es posible obtener modelos 3D digitales reproducibles para su uso en diagnóstico en
Odontología por medio de la técnica de fotogrametría?
Objetivo General
? Comparar modelos 3D digitales obtenidos por medio de fotogrametría y escáner laser con los
modelos físicos
Objetivo Específicos
1. Implementar una estrategia basada en fotogrametría para la adquisición de modelos digitales
usando un software libre, teniendo como factores el tipo de iluminación, la resolución y el
dispositivo digital utilizado. 2. Evaluar el error inter e intra operador en el análisis de modelos 3D
digitales en los modelos digitales y físicos. 3. Comparar la reproducibilidad de los modelos
obtenidos por fotogrametría, escáner laser y físicos, en términos de medidas longitudinales y
angulares del análisis de modelos usado para diagnóstico.
Referente Teórico
El concepto CAD, se refiere al uso de sistemas informáticos en la creación, modificación, diseño,
modelado, análisis y optimización de un producto. En contraste, el concepto CAM, define el uso de
esos sistemas informáticos para la fabricación, utilizando una conexión entre el sistema informático
y una máquina de control numérico que transforma por sustracción o adición la materia prima en un
prototipo. (1). La creación del modelo se puede hacer a partir del ingreso de coordenadas o dibujo
paramétrico o no paramétrico, para objetos reales complejos se puede realizar la adquisición usando
diferentes métodos de escaneo como escáner laser, interferometría o fotogrametría. El escáner 3D
es un dispositivo que analiza un objeto para reunir datos de su forma, de manera que la información
obtenida pueda ser usada para construir modelos digitales tridimensionales. Su propósito es crear
una nube de puntos a partir de muestras geométricas en la superficie del objeto, mediante un haz
laser, el escáner calcula la distancia de todos los puntos. Para construir el modelo 3D se recurre a
software que recrean el objeto 3D. (2,3). La fotogrametría, hace referencia a ?medir sobre fotos?,
tiene como objetivo el conocimiento de las dimensiones y la posición de los objetos en el espacio, a
través de las medidas realizadas a partir de dos o más fotografías, de manera que se pueda obtener
información tridimensional. (4) En el transcurso de los años las nuevas tecnologías permiten
realizar cambios en las imágenes como mejorar el filtro y modificar las formas, pero todo en un
formato 2D. Sin embargo, hoy en día con estas imágenes se puede crear objetos tridimensionales a
través de diferentes programas como Daz 3d Studio, Vue Pioneer, Sculptris, Blender, 123D Catch,
Freecad y entre otros. Estos programas utilizan un algoritmo para convertir gráficos
bidimensionales utilizando formatos geométricos que forman la imagen tridimensional, en
ocasiones no es posible por medio del dispositivo generar adquisiciones con suficiente detalle, por
eso es necesario realizar varias imágenes para obtener el detalle deseado sin perder nada de
información (5). Este proceso llamado Stitching consiste en un entrelazado de las imágenes
fotográficas ubicándolas en un orden que se determina a partir de las similitudes de una imagen con
la otra y generando una malla poligonal de visualización tridimensional; lo anterior hace alusión a
la técnica de fotogrametría. (5,6). Las aplicaciones dentales de la tecnología CAD/CAM incluyen
campos como ortodoncia, cirugía, rehabilitación oral, laboratorio dental, ayudas diagnósticas y
simulación de tratamiento para (7)(8). En la actualidad el escáner laser se encuentra como el
principal medio de adquisición de las estructuras 3D digitales en odontología, dado que se obtienen
modelos 3D de alta calidad y precisión cuando se comparan con los modelos físicos pero sus costos
son muy elevados para nuestro medio. Basados en los datos previamente revisados, permiten
realizar la siguiente pregunta de investigación: ¿Es posible obtener modelos 3D digitales
reproducibles para diagnostico dental por medio de la técnica de fotogrametría?
Metodología
Se seleccionarán 60 modelos dentales físicos, del estudio ?Evaluación de las características de
tamaño y forma del paladar y las dimensiones de los en niños de 8 a 16 años con mordida abierta
anterior y sobremordida vertical normal, del municipio de Envigado? del grupo GIOM. Para la
adquisición digital se utilizará un escáner laser (ATOS, GOM mbH, Alemania) con resolución
15µm y se almacenarán en formato STL. Para desarrollar el objetivo específico número uno, se
implementará una técnica basada en fotogrametría como se describe a continuación: Primero se
obtendrán imágenes digitales por medio de una serie fotográfica con un dispositivo digital con base
en las variables de adquisición propuestas para el proyecto, ubicaremos 3 monedas para poder
establecer la distorsión del modelo y tener una medida estándar; se tomaran un promedio de 50
fotografías de forma circunferencial tanto frontalmente como en ángulo de 20° a cada modelo,
luego se enfocarán detalles específicos como caras oclusales, vestibulares y palatinas, posterior a
esto se generar un modelo en 3D usando en programa autodesk 123d Catch, posterior a esto se pasa
el modelo generado por un corrector de malla usando el programa autodesk 123d Mesh Mixer y
finalmente se procederá a comparar dichas variables (ver tabla 1). Tabla 1. Variables de interés
para adquisición VARIABLE CODIFICACIÓN Resolución en Mega pixeles 1.8mp 2.13mp
3.16mp Iluminación 1.luz natural 2.luz artificial blanca 3. luz artificial amarilla Tipo de dispositivo
digital 1 Celular 2 Cámara digital compacta sencilla o convencional. 3 Cámara digital compacta
avanzada (semiprofesional) Las imágenes procesadas en el programa 123D catch serán exportardas
en formato STL, al programa GOM Inspect Professional (GOM, Alemania) en donde se realizará la
evaluación de las variables longitudinales y angulares del análisis de modelos digitales (distancia
intercanina, distancia intermolar, longitud de arco y perímetro de arco) con respecto al modelo
físico, este último se medirá con calibrador digital (Ver tabla 2). Tres operadores medirán y se
encargarán de las mediciones para posteriormente evaluar el error intraoperador verificando cada
análisis por separado, así cumpliremos el objetivo específico número 2. Finalmente, se compararán
los datos obtenidos usando error de Dahlberg`s, la prueba de Anova y una prueba de correlación.
Resultados
Se realizó una prueba piloto utilizando las técnicas anteriormente descritas, con 10 modelos para
determinar la viabilidad de las variables, los resultados que se obtuvieron fueron los siguientes: En
el análisis global utilizando anova se evidencio, que existen diferencias estadísticamente
significativas entre los grupos por arrogar un valor p menor a 0.05, pero se realiza la prueba Post
hoc Tukey, para determinar cuál grupo genera la diferencia, así pues se observa que en el grupo
laser al compararlo con el grupo control (físico) el valor P es de 0.008, lo que determina que es
significativo. Al realizar el análisis individual de correlaciones, se evidencio que con respecto a
todas las variables, el grupo laser y cámara presentan una correlación significativa comparándolos
con el grupo control (físico).teniendo como base un coeficiente de significancia de 1.0. El análisis
anterior está apoyado por el realizado con el error de Dahlberg`s, el cual muestra que el error
fluctúa entre 0.2% y 1.6%, lo que determina que para propósitos de la investigación que se basa en
el campo ortodontico, es un error poco significativo.
Conclusiones
Proyecto en proceso
Bibliografía
1. Bernal Martín MJ, Rodríguez Vinuesa G. Introducción al CAD/CAM. Escuela Técnica Superior
De Ingenieros Industriales, Universidad de Málaga. 2012. p. 1?16. 2. Blais F. Accurate 3D
Acquisition of Freely Moving Objects. National Research Council of Canada Institute for
Information Technology. 2004. p. 422?9. 3. Curless B. From range scans to 3D models. ACM
SIGGRAPH. 2000;33:38?41. 4. Schenk T. Introduction to photogrammetry. 2005. p. 1?94. 5. Ortiz
J, Ruiz V. Stiching visualización remota de imagenes mediante JPEG. standardization in
telemedicine. 2007. p. 1?6. 6. Petra Urbanova PH. Testing photogrammetry-based techniques for
three-dimensional surface documentation in forensic pathology. Forensic Sci Int. 2015;250:77?85.
7. Quevedo L a, Ruiz J V, Quevedo C a. Using a clinical protocol for orthognathic surgery and
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