La réalité augmentée (RA) est un type de technologie dans lequel l’environnement est amélioré par le processus de superposition de contenu virtuel généré par ordinateur sur la structure réelle [1], améliorant la perception sensorielle de la réalité [2]. le le terme «réalité augmentée» est généralement considéré comme ayant été inventé par Caudell et Mizell, qui ont travaillé pour Boeing dans les années 90 [3]. Cependant, l’origine de la RA remonte à l’époque de la Seconde Guerre mondiale. A cette époque, la nuit du moustique de Havilland chasseur, un avion britannique, était équipé d’un radar aéroporté système de navigation [4]. Le premier système reconnu comme AR a été développé par Sutherland en 1968 en utilisant un affichage monté sur la tête (HMD). Depuis sa création, AR a attiré beaucoup d’intérêt dans divers domaines [5].
En revanche, la réalité virtuelle (VR) peut être décrite comme la combinaison de plusieurs technologies permettant aux utilisateurs d’interagir avec des entités virtuelles en temps réel [6]. Les deux principales caractéristiques de la RV sont l’immersion et l’interaction [7]. Immersion fait référence au sentiment de présence dans un environnement virtuel, tandis que l’interaction fait référence au pouvoir de modification de l’utilisateur [8]. Dans un sens, la RA peut être considérée comme une sous-catégorie de la RV.
Cependant, contrairement à un système VR, qui ne fournit qu’un environnement généré par ordinateur qui suscite le sentiment de étant présent [9], un système AR mélange des éléments réels et virtuels pour augmenter la perception sensorielle dans l’environnement réel.
Actuellement, une plate-forme AR est définie comme un système plusieurs des fonctionnalités suivantes: il combine virtuel et réel objets dans un environnement réel unique, il s’exécute de manière interactive dans en temps réel [10] et il enregistre réciproquement les objets virtuels et réels [11,12]. Pour générer un système RA efficace, les fonctionnalités essentielles suivantes doivent être exploitées et étroitement intégrés entre eux: sources de données réelles et virtuelles,
suivi, techniques d’enregistrement, traitement de visualisation, types d’affichage, emplacements de perception et mécanismes de rétroaction [13,14].
À ce jour, la RA a été appliquée dans l’industrie, le tourisme, le marketing, le divertissement, la maintenance, l’architecture, l’éducation et la médecine ne font pas exception [15]. La série Star Trek des années 1960 prévoit l’application future de la RA dans le domaine de la médecine [16]. Les chirurgiens sont généralement toujours à la recherche pour de meilleures technologies pour améliorer les résultats des patients et ont été les premiers à adopter AR. Par exemple, la neurochirurgie [17–22], urologie [23], chirurgie de la colonne vertébrale [24], chirurgie laparoscopique dans de nombreux domaines [25,26], chirurgie endoscopique [27], hépatobiliaire et la chirurgie pancréatique [28] et la chirurgie du cancer [29] ont tous testé la faisabilité des chirurgies assistées par AR. En plus des domaines chirurgicaux, la RA a été appliquée au traitement des troubles psychologiques, des troubles cognitifs et rééducation motrice [15,30–32]. En outre, la RA est largement utilisé dans l’enseignement médical, y compris, mais sans s’y limiter, l’anatomie et la chirurgie, qui est parfois réalisée sous la forme de télé-mentorat [1,33–35].
La dentisterie partage diverses caractéristiques d’autres sous-spécialités médicales, mais présente également des caractéristiques uniques. C’est un autre domaine quelle technologie AR peut être utilisée avec succès pour améliorer diagnostic, traitement et résultats scolaires.
L’objectif de cette article était de passer en revue la littérature contemporaine concernant la RA
en dentisterie et pour discuter des tendances futures de la technologie AR.
Applications en chirurgie buccale et maxillo-faciale
Les régions buccales et maxillo-faciales sont fortement peuplées de
de nombreuses structures importantes sur le plan chirurgical et anatomique, y compris les gros nerfs et les vaisseaux. L’anatomie complexe de les structures craniofaciales nécessitent une chirurgie préchirurgicale sophistiquée planification avec une grande précision. La technologie AR est bien adaptée pour cet objectif et correspond également au minimum actuellement favorisé philosophie invasive de la chirurgie maxillo-faciale [36,37]. Basé sur Principes AR, où le véritable site opératoire d’un patient est fourni des informations graphiques qui ont été extraites et modifiés à partir d’une source de données, les systèmes de navigation AR ont été effectivement employés [38]. Diagnostic acquis antérieurement des images telles que des radiographies, des tomodensitogrammes, les scans d’imagerie par résonance magnétique et l’angiographie peuvent également être de bonnes sources d’informations supplémentaires sur la RA [13]. Contrairement à la chirurgie conventionnelle guidée par l’image, où un le chirurgien doit détourner le regard du champ opératoire pour voir des données informatives, les systèmes de guidage AR fournissent en temps réel informations peropératoires avec de vrais champs chirurgicaux [39]. Il est idéal pour proposer des présentations en trois dimensions sur le corps du patient plutôt qu’un écran séparé car la perception du corps réel est plus intuitive et évite la confusion [13,40]. Étant donné que le type d’affichage domine l’emplacement de perception, les écrans montés sur la tête ou les oculaires microscopiques sont généralement recommandé, imitant les Google Glass [41].
Généralement, les informations supplémentaires générées par ordinateur sont superposées à un véritable champ chirurgical et résident donc le corps du patient et l’œil du chirurgien.
Pose d’implants dentaires
Il a été démontré que la technologie AR améliore considérablement large éventail de procédures. Un système de positionnement d’implant dentaire avec une position suggérée graphiquement superposée sur le patient a été introduit dès 1995 [42].
Téléplanification et navigation chirurgicale du placement de l’implant peut également être réalisé en utilisant des systèmes AR [43]. Une boîte à outils AR en utilisant HMD et le suivi des marqueurs a été décrit par Kato et Billinghurst [44]. Les systèmes de navigation chirurgicale AR pour la pose d’implants a été introduite par imagerie rétinienne afficher plutôt que de regarder le moniteur parce que la recherche loin d’un petit site de chirurgie buccale pendant l’opération est assez dangereux [45,46].
Parfois, des informations inutiles entravent les décisions des chirurgiens. Pendant la pose de l’implant, les systèmes de RA peuvent agir comme des filtres d’informations automatiques qui affichent sélectivement uniquement informations les plus pertinentes pour les chirurgiens, les aidant ainsi se concentrer davantage sur la pose de l’implant [47]. Lin et al. ont évalué la précision d’un implant dentaire basé sur la RA placement et le compare à celui de la planification et de la mise en place du site in vitro. Ils ont constaté que l’intégration de la chirurgie modèle avec le système AR considérablement réduit le placement déviation. Ce résultat implique que la précision des systèmes AR doit encore être améliorée [48]. Fait intéressant, le système AR utilisé en implantologie dentaire est considéré comme rentable en raison de sa capacité à réduire le temps et les coûts supplémentaires [49].
Chirurgie orthognathique
La chirurgie orthognathique est l’un des domaines les plus utilisés Applications AR parmi les autres domaines dentaires. En 1997, Wagner et al. a rapporté une augmentation de l’ostéotomie du squelette facial par immersion visuelle partielle à l’aide d’une tête
affichage (HMD). La technologie a enrichi l’accès visuel aux l’anatomie invisible offrait une observation continue et était très utile pour la chirurgie courante du médecin [50]. Une étude de faisabilité en 2006 a signalé l’utilisation réussie d’un système réalité, le «X-scope», chez cinq patients pour la translocation de le maxillaire après l’ostéotomie de Le Fort I. Le positionnement de Maxilla était effectué à moins de 1 mm de l’emplacement initialement prévu avec l’utilisation simultanée d’attelles peropératoires [51]. Dans une autre étude de faisabilité de l’angle mandibulaire oblique l’ostéotomie fractionnée, les attelles occlusales ont été évaluées en tant que marqueurs l’enregistrement des outils de RA dans «ARToolKit». Les résultats de 15 patients ont démontré que les attelles occlusales peuvent servir de marqueurs puissants et précis pour les systèmes AR [52]. Afin de superposer les informations 3D avec une grande précision, méticuleux les techniques d’enregistrement doivent être incorporées. L’inscription est principalement basé sur l’adaptation de la surface du visage, fiduciaire superficiel marqueurs et crânes implantaires ou dentaires fixes auxquels l’attelle occlusale appartient. Pour la chirurgie maxillo-faciale, Fushima et Kobayashi [53] ont suggéré un système mixte basé sur la réalité en utilisant un modèle de plâtre dentaire et un maillage maxillo-facial 3D modèle. Des améliorations manuelles sont fréquemment nécessaires [13].
Récemment, l’enregistrement sans marqueur basé sur la vision a été introduit dans une étude pilote, dans laquelle les dents elles-mêmes sont utilisées pour l’enregistrement au lieu de références ou de marqueurs fiduciaux [54].
Pour une présentation en temps réel, le suivi doit être effectué dans mode exacte et traitement de visualisation associé devrait être assez rapide pour éviter tout décalage ou retard. Suenaga et al. ont rapporté une grande précision de la RA dans une étude pilote [55]. Le traitement de visualisation peut être effectué dans plusieurs différents telles que les cartes de texture, le maillage de surface, les wireframes et transparents. Ce traitement est important pour les chirurgiens obtenir des perceptions 3D précises [56]. Badiali et al. signalé que la chirurgie de repositionnement maxillaire assistée par RA sans plaquette n’a démontré que de petites erreurs qui étaient dans les limites acceptables limites [57]. La précision d’intégration des générées par ordinateur l’imagerie s’est également avérée plus fiable que celle vision de la vie réelle seule [58].
Autres applications chirurgicales
Des systèmes AR ont également été introduits dans le cranio-maxillo-facial la chirurgie reconstructive [59,60] et la chirurgie de réparation des fentes labiales été simulé avec la technologie AR [61]. De plus, des études ont été menées pour une fracture du complexe maxillo-facial réduction [59,62]. Dans un autre travail, AR a été utilisé pour positionnement d’un dispositif d’ostéogenèse par distraction intra-orale dans patients atteints de macrosomie hémifaciale [63]. À des fins de formation, des systèmes d’établi immersifs ont été développés et rapportés pour les ostéotomies de Le Fort I [64,65]. Les systèmes ont fourni des fonctions de sciage, de forage et de fixation de plaque avec système haptique à retour d’information.
La téléconsultation et les télécommunications ont également ont été rapportés en chirurgie cranio-maxillo-faciale comme susceptibles d’utiliser la technologie AR, résultant en une meilleure qualité de la chirurgie [66].
Autres applications cliniques en dentisterie
Mis à part les applications chirurgicales de la RA, peu d’études ont a étudié les applications cliniques de la RA en dentisterie. Cependant, l’intérêt dans ce domaine s’est accru parallèlement à
progrès technologiques connexes. En orthodontie, guidée le placement du support a été effectué à l’aide d’un AR léger système; ce système s’est avéré pratique et réalisable [67]. Une application endodontique intéressante de la technologie AR est la détection automatisée en temps réel des orifices du canal radiculaire.
Les auteurs ont utilisé les algorithmes k les plus proches pour restreindre la segmentation et la segmentation basée sur la distance euclidienne a été appliquée pour déterminer les emplacements des orifices [68]. Pour la dentisterie restauratrice, la RA est toujours utilisée à des fins éducatives uniquement, ce qui sera discuté dans la section suivante.
Enseignement dentaire
Avec la réalité virtuelle, l’AR présente un grand intérêt pour l’enseignement médical domaines, y compris la dentisterie (figure 1). En mélangeant des éléments numériques avec un véritable environnement d’apprentissage, AR offre des opportunités éducatives. Dans les domaines médicaux, laparoscopique la chirurgie, les procédures neurochirurgicales et l’échocardiographie sont les trois domaines auxquels la RA est le plus souvent appliquée [69].
L’anatomie intéresse à la fois la médecine et la dentisterie.
L’enseignement de l’anatomie traditionnelle implique généralement l’utilisation d’un atlas et un cadavre, ce qui nécessite beaucoup de temps et de travail
[70–72]. Les valeurs de AR sont mises en évidence lorsque peu de cadavres sont disponibles [70]. De plus, AR a un avantage spécial lors de l’enseignement de l’anatomie en direct car il est possible de visualiser les structures internes du corps de l’utilisateur en utilisant des images miroir augmentées [73]. En outre, AR peut être utilisé en temps réel en incorporant des ultrasons numériques [34].
Plusieurs systèmes VR ont été développés pour la formation dentaire, comme le simulateur DenSim (Image Navigation Ltd., New York, NY) et le système de formation dentaire en réalité virtuelle
(Novint Technologies, Inc. et Harvard School of Dental
Médecine, Albuquerque, NM). Étant donné que les structures dentaires sont
composé de matériaux de dureté différente, y compris l’émail, la dentine et la pulpe, modèles de dents virtuelles multicouches ont été développés pour plus de réalité [74]. Vidéo augmentée et
le rendu audio a été utilisé pour aider les étudiants en médecine dentaire à apprendre comment préparer le pilier pour les restaurations tout en céramique via le projet «VirDenT» [75]. Au Brésil, les étudiants étaient préparés pour la conception en or uniquement en créant des objets d’apprentissage en utilisant l’AR et en les testant [76]. L’utilité du traditionnel d’enseignement vs AR pour la préparation des cavités de classe I et II a été comparés et aucune différence significative n’a été trouvée entre les deux en ce qui concerne le niveau de connaissances. cependant, les étudiants formés par AR ont montré de meilleurs résultats en profondeur, amélioration de l’étendue des cavités de classe I et meilleure divergence les parois proximales des cavités de classe II [77].
Figure 1. Unités d’enseignement dentaire basées sur la réalité virtuelle. (a) DenSim et (b) MOOG Simodont.
Discussion
On peut dire que l’intérêt récent pour la RA survient après la sortie de Google Glass [41]. Les plateformes de développement open source ont conduit à une participation enthousiaste des inventeurs [78]. VR et AR sont des technologies complètes qui sont composées de
de nombreux composants: machines de calcul, logiciels d’exploitation, dispositifs d’affichage et capteurs de suivi. Actuellement, la VR manque toujours de vrai réalisme, bien que l’immersion soit une caractéristique de base de VR et AR [8].
Contrairement à la réalité virtuelle, la RA peut être caractérisée en incorporant des informations supplémentaires dans la réalité physique. Ainsi, AR est de plus grande bénéficier d’opérations réelles par rapport à la réalité virtuelle, car la RA permet de «voir à travers» la réalité. Il est donc essentiel d’intégrer connaissances technologiques et procédurales pertinentes auxquelles les opérateurs ont accès de manière à ne pas nuire à leur réalité [79]. Les progrès rapides des paradigmes de calcul ont permis d’utiliser la RA dans des situations cliniques, comme par exemple en miniaturisant le processeur [80].
Alors que les chirurgiens sont généralement confrontés à des informations superflues dans la salle d’opération, des informations cachées qui ne peuvent pas être vu à l’œil nu est souvent d’une grande importance. Souvent, les chirurgiens doivent traduire, interpréter et combiner informations recueillies auprès de la véritable cible chirurgicale sur le le corps du patient. Ces données comprennent les plans chirurgicaux, les résultats des CT, Résultats des IRM et les connaissances anatomiques. L’AR serait capable de permettre aux chirurgiens de se concentrer sur la chirurgie en cours, résultant en de meilleurs résultats. En raison de cet avantage potentiel, la RA aurait une large gamme d’applications dans de nombreux domaines chirurgicaux, même en dentisterie.
À mesure que les technologies connexes évoluent, les domaines d’application de la RA se développent. Les utilisateurs potentiels sont de plus en plus intéressés dans les systèmes deviennent en mesure de répondre aux attentes.
Figure 2. Contenu proposé de l’affichage AR via un affichage monté sur la tête pendant l’installation de l’implant.
Un certain nombre d’incertitudes limitent cependant l’étendue de la RA.
La plupart de ces incertitudes devraient être résolues par le progrès technologique. Des problèmes juridiques subsistent concernant la confidentialité la gestion des données devrait également être résolue. Un autre la question est l’évaluation des coûts / avantages du point de vue les patients et les médecins, car les systèmes AR sont encore chers pour pratique quotidienne dans les cliniques dentaires.
La supplémentation avec d’autres technologies semble améliorer la fonction des systèmes AR actuels. Tomographie par émission de photons, spectroscopie proche infrarouge et utilisation de colorants comme le vert d’indocyanine ont été utilisés avec les systèmes AR pour identifier les ganglions sentinelles et la vascularisation des tissus [29,83–85].
Le retour de force haptique et la robotique sont également des voies prometteuses à combiner avec la technologie AR [86–90].
Conclusions
Dans cette revue, l’historique, les fonctionnalités, les principaux composants et les applications de la RA ont été brièvement présentées et comparées ceux de VR. Littérature contemporaine sur l’utilisation de la RA en dentisterie s’est principalement concentrée sur les applications de la la chirurgie cranio-maxillo-faciale, comme la pré-planification chirurgicale et systèmes de navigation. La technologie AR s’est également étendue à d’autres domaines de la dentisterie, comme la dentisterie restauratrice, l’orthodontie et l’endodontie; cette expansion a été accélérée par les progrès technologiques. Les simulateurs pour l’éducation ou la formation sont bien adaptés à la technologie AR, en particulier en anatomie, chirurgie et dentisterie restauratrice. Bien que la faisabilité de L’application de la RA en dentisterie a été confirmée, elle n’a pas été établi si AR est supérieur à conventionnel méthodes. Avec d’autres technologies de pointe, telles que l’haptique et la robotique, les applications AR en dentisterie devrait devenir plus répandue dans un avenir proche
source : Augmented reality in dentistry: a current perspective
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