Skip to main content

Computer Vision Support for the Orthodontic Diagnosis

  • Conference paper
Man-Machine Interactions

Part of the book series: Advances in Intelligent and Soft Computing ((AINSC,volume 59))

Abstract

The following paper presents the achievement reached by our joined teams: Computer Vision System Group (ZKSW) in the Institute of Theoretical and Applied Informatics, Polish Academy of Sciences and Department of Orthodontics, Silesian Medical University. The cooperation began from the inspiration of late Prof. A. Mrózek. Computer Vision in supporting orthodontic diagnosis means all the problems connected with proper acquisition, calibration and analysis of the diagnostic images of orthodontic patients. The aim of traditional cephalometric analysis is the quantitative confirmation of skeletal and/or soft tissue abnormalities on single images, assessment of the treatment plan, long term follow up of growth and treatment results. Beginning with the computerization of the methods used in traditional manual diagnosis in the simplest X-ray films of the patient’s head we have developed our research towards engaging different methods of morphometrics, deformation analysis and using different imaging modalities: pairs of cephalograms (lateral an frontal), CT-scans, laser scans of dental models, laser scans of soft tissues, finally merging all the image information into patient’s specific geometric and deformable model of the head. The model can be further exploited in the supporting of the surgical correction of jaw discrepancies. Our laboratory equipment allows us to design virtual operations, educational programs in a virtual reality with a CyberGlove device, and finally to verify the plan of intervention on stereolithographic solid models received from a 3D printer.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 259.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 329.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Bargieł, J.: Trójwymiarowa analiza metodą tensorów zniekształsceń twarzowej części czaszki u pacjentów z zesztywnieniem stawów skroniowo-żuchwowych. Ph.D. thesis, Silesian Medical University, Zabrze, Poland (2003)

    Google Scholar 

  2. Bookstein, F.: On cephalometrics of skeletal change. American Journal of Orthodontics 82, 177–198 (1982)

    Article  Google Scholar 

  3. Dean, D., Hans, M., Boostein, F., Subramanyan, K.: Three-dimensional Bolton-Brush growth study landmark data: ontogeny and sexual dimorphism of the Bolton standards cohort. Cleft Palate Craniofac Journal 37, 145–156 (2000)

    Article  Google Scholar 

  4. Dietrich, P.: Ortodoncja tom 1 - rozwój struktur ustno-twarzowych i diagnostyka. Wydawnictwo Medyczne Urban and Partner, Wrocław (2004)

    Google Scholar 

  5. Dryden, L., Mardia, K.: Statistical Shape Analysis. John Wiley & Sons, London (1998)

    MATH  Google Scholar 

  6. Grayson, B., Cutting, C., Bookstein, F., Kim, H., McCarthy, J.: The three-dimensional cephalogram: theory, technique, and clinical application. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics 94, 327–337 (1988)

    Article  Google Scholar 

  7. Hajnal, J., Hill, D., Hawkes, D.: Medical image registration. CRC Press, Boca Raton (2001)

    Google Scholar 

  8. Kadłubek, S.: Opracowanie systemu rejestracji obrazów wielomodalnych. Master’s thesis, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland (2006)

    Google Scholar 

  9. Kadłubek, S., Tomaka, A., Winiarczyk, R.: Computer system for the registration and fusion of multimodal images for the purposes of orthodontics. Journal of Medical Informatics & Technologies 10, 65–71 (2006)

    Google Scholar 

  10. Karaczyn, M., Pucher, K.: The MAVEC FPGA-based image acquisition and processing board. In: Proceedings of the International Conference on Programmable Devices and Systems, Gliwice, Poland (1995)

    Google Scholar 

  11. Lorenson, W., Cline, H.: Marching cubes: A high resolution 3d surface construction algorithm. ACM SIGGRAPH Computer Graphics 21, 163–169 (1987)

    Article  Google Scholar 

  12. Łabiszewska Jaruzelska, F.: Ortopedia szczękowa, zasady i praktyka. Portal Wydawnictwa Lekarskiego, Warsaw (1995) Handbook for stomatology students

    Google Scholar 

  13. Łabiszewska Jaruzelska, F., Grzesiewska, K., Pisulska-Otremba, A.: Materiały do ćwiczeń z zakresu teleradiografii

    Google Scholar 

  14. Michalik, A.: Rozwój twarzowej części czaszki u dzieci z całkowitym obustronnym rozszczepem podniebienia pierwotnego i wtórnego na podstawie komputerowej oceny telertg głowy w projekcji L-L i A-P. Ph.D. thesis, Silesian Medical University, Zabrze, Poland (1994)

    Google Scholar 

  15. Otremba, J.: Komputerowa analiza teleradiogramów bocznych głowy dziecka metodą tensorów. Master’s thesis, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland (1992)

    Google Scholar 

  16. Pawełczyk, M., Luchowski, L., Pisulska-Otremba, A.: Porównanie metody półautomatycznej i automatycznej komputerowej analizy teleradiogramów w zastosowaniu do pomiarów nosogardła u dzieci z rozszczepami podniebienia. In: Materiały Ogólnopolskiej Konferencji–Współczesna Diagnostyka Radiologiczna Części Twarzowej Czaszki, Opole, Poland (1991)

    Google Scholar 

  17. Pisulska-Otremba, A., Michalik, A., Tarnawski, M., Bargieł, J.: Analiza morfologii twarzowej części czaszki u pacjentów z zesztywnieniem stawów skroniowo-żuchwowych metodą tensorów. In: Materiały Konferencji Technki Informatyczne w Medycynie, pp. BP93–B98 (1998)

    Google Scholar 

  18. Skabek, K., Tomaka, A.: Automatic merging of 3d attribute meshes. In: Kurzyński, M., et al. (eds.) Computer Recognition Systems 2. Advances in Soft Computing, vol. 45, pp. 196–202 (2007)

    Google Scholar 

  19. Sornek, A.: Opracowanie systemu pomiarowego operującego na skanach głowy dla potrzeb diagnostyki medycznej. Master’s thesis, Silesian University of technology, Gliwice, Poland (2006)

    Google Scholar 

  20. Sornek, A., Tomaka, A.: Computer system for the analysis of facial features based on 3d surface scans. In: Proceedings of the 11th Conference on Medical Informatics & Technology, pp. 377–382 (2006)

    Google Scholar 

  21. Tarnawski, M.: Metoda tensorów w ocenie zmian morfologii twarzowej części czaszki i planowaniu leczenia połowicznego niedorozwoju twarzy. Ph.D. thesis, Silesian Medical University, Zabrze, Poland (2002)

    Google Scholar 

  22. Tomaka, A.: Wybrane aspekty implementacji analizy wzrostu twarzo-czaszki metodą tensorów. In: Materiały Konferencji Techniki Informatyczne w Medycynie, pp. BP21–B32 (1998)

    Google Scholar 

  23. Tomaka, A.: Detekcja i opis deformacji struktur na podstawie sekwencji obrazów cyfrowych. Ph.D. thesis, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland (2001)

    Google Scholar 

  24. Tomaka, A., Liśniewska-Machorowska, B.: The application of 3d surfaces scanning in the facial features analysis. Journal of Medical Informatics & Technologies 9, 233–240 (2005)

    Google Scholar 

  25. Tomaka, A., Luchowski, L.: Computer-aided longitudinal description of deformation and its application to craniofacial growth in humans. Archiwum Informatyki Teoretycznej i Stosowanej 4, 323–342 (2003)

    Google Scholar 

  26. Tomaka, A., Luchowski, L.: Stereovision techniques for the three-dimensional cephalogram. In: Proceedings of E-helth in Common Europe. Cracow, Poland (2003)

    Google Scholar 

  27. Tomaka, A., Mrózek, A.: Komputerowe metody pomiaru deformacji twarzo-czaszki na podstawie sekwencji teleradiogramów. In: Materiały II Krajowej Konferencji: Metody i systemy komputerowe w badaniach naukowych i projektowaniu inżynierskim, pp. 109–114. Cracow, Poland (1999)

    Google Scholar 

  28. Tomaka, A., Skabek, K.: Automatic registration and merging of range images of human head. In: Proceedings of the 11th Conference on Medical Informatics & Technology, pp. 75–81 (2006)

    Google Scholar 

  29. Tomaka, A., Tarnawski, M., Luchowski, L., Liśniewska-Machorowska, B.: Digital dental models and 3d patient photographs registration for orthodontic documentation and diagnostic purposes. In: Kurzyński, M., et al. (eds.) Computer Recognition Systems 2. Advances in Soft Computing, vol. 45, pp. 645–652 (2007)

    Google Scholar 

  30. Tomaka, A., Trzeszkowska-Rotkegel, S., Tarnawski, M.: Correction of error in 3d reconstruction induced by CT gantry tilt. Journal of Medical Informatics & Technologies 12, 169–175 (2008)

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Editor information

Editors and Affiliations

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2009 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this paper

Cite this paper

Tomaka, A., Pisulska-Otremba, A. (2009). Computer Vision Support for the Orthodontic Diagnosis. In: Cyran, K.A., Kozielski, S., Peters, J.F., Stańczyk, U., Wakulicz-Deja, A. (eds) Man-Machine Interactions. Advances in Intelligent and Soft Computing, vol 59. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-00563-3_49

Download citation

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-00563-3_49

  • Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg

  • Print ISBN: 978-3-642-00562-6

  • Online ISBN: 978-3-642-00563-3

  • eBook Packages: EngineeringEngineering (R0)

Publish with us

Policies and ethics