Разработка и внедрение в клиническую практику рентгеновской компьютерной томографии (КТ) явились крупнейшим достижением науки и техники. Томогра­фия - метод медицинской диагностики, основанный на исследовании объемных изображений внутренних орга­нов человека. Несмотря на широчайшие диагностиче­ские возможности, до недавнего времени компьютерная томография как метод исследования крайне редко при­менялась в стоматологии. Это было связано с тем, что не все компьютерные томографы могли быть использованы в стоматологии из-за высокой лучевой нагрузки, отсут­ствия специализированного дентального оборудования и низкого разрешения получаемых изображений.

При разработке автоматизированных программных комплексов, позволяющих проводить биомеханическое моделирование в практике врача-стоматолога, именно компьютерная томография является наиболее оптималь­ным методом для получения информации о пациенте и последующего математического анализа. Для точной диагностики и качественного планирования лечения не­обходимы изображения компьютерных томограмм с ярко выраженным контрастом яркостей между точками че­люсти и зубов. Как показывает практика, основной пре­градой построения качественной модели является слабая контрастность в области корней зубов, которая не позво­ляет с достаточной степенью точности отделить точки, принадлежащие зубам, и точки, принадлежащие костной ткани челюсти, и построить объемные модели отдельных зубов. Это связано с достаточно схожими рентгеноопти­ческими свойствами зубов и костной ткани, а также низ­кими - для выявления периодонтальной щели - разре­шающими способностями современных томографов. По этой причине периодонтальная связка, также как и десна, в объемной цифровой модели строятся синтетически на основе известных точек зубов и челюсти с учетом усред­ненных анатомических параметров.

Для реализации пользовательского интерфейса раз­работанной программы использовалась библиотека с открытым кодом Qt компании Nokia. Она открыта и поддерживается на большом количестве платформ, включая Windows, Linux и MacOS, что позволяет лег­ко переносить созданное на ее основе программное обеспечение на различные платформы. Также данная библиотека поддерживает создание подключаемых мо­дулей, что позволяет легко расширять созданное на ее основе программное обеспечение. В качестве основного языка программирования был использован С++, на ко­тором основана библиотека Qt. Для создания процедур отображения были использованы средства, предостав­ляемые OpenGL для ускорения вычислений. Коррек­ция контрастности и яркости, а также вывод модели рентгеновского изображения были построен на основе языка GLSL, которй компилируется на этапе выполне­ния программы в команды, выполняемые графическим ускорителем. Программа имеет три основных режи­ма визуализации: отображение произвольного сечения трехмерного изображения, отображение модели рент­геновского изображения с произвольной ориентацией камеры и отображение поверхностной модели объектов.

Для того чтобы начать работать с данными пациента, их необходимо загрузить с диска. Существует возможно­сти загрузки изображений в форматах DICOM и RAW. Есть также возможность загрузки построенной ранее модели зубочелюстной системы. Процесс выделения объектов на изображении называется сегментацией. Она выполняется в несколько этапов. В рамках работы программного модуля данная задача была разбита на три этапа:

1. Сегментация всех зубов как единого объекта (объект «Зубной ряд») и челюсти, верхней либо ниж­ней (объект «Челюсть»).

2. Уточнение объекта «Челюсть».

3. Разбиение объекта «Зубной ряд» на отдельные объекты «зуб_XX».

В связи с тем, что исходные данные представлены в растровом виде, а с объектами наиболее удобно работать в векторном виде, для их отображения необходимо строить поверхностную модель, которая представляет собой после­довательность треугольников, образующихся путем соеди­нения точек лежащих на поверхности заданного объекта. Операция соединения точек поверхности в последователь­ность треугольников называется триангуляцией.

По результатам обработки изображений пациента строится трехмерная цифровая модель зубочелюстной системы, состоящая из отдельных зубов, челюстей, периодонтальной связки и десны. Полученная цифро­вая модель может использоваться на различных этапах диагностики, планирования и лечения.