Mesurer la distorsion de l'arche complète d'une impression dentaire optique

Résumé

Ici, nous présentons un protocole pour mesurer le degré de distorsion à chaque partie de l'impression numérique de concurrence-arche acquise à partir d'un scanner intraoral avec fantôme en métal 3D-imprimé avec des géométries standard.

Résumé

Les workflows numériques ont été activement utilisés pour produire des restaurations dentaires ou des appareils buccodentaires depuis que les dentistes ont commencé à faire des impressions numériques en acquérant des images 3D avec un scanner intraoral. En raison de la nature de la numérisation de la cavité buccale dans la bouche du patient, le scanner intraoral est un dispositif portatif avec une petite fenêtre optique, cousant ensemble de petites données pour compléter l'image entière. Pendant la procédure d'impression à arche complète, une déformation du corps d'impression peut se produire et affecter l'ajustement de la restauration ou de l'appareil. Afin de mesurer ces distorsions, un spécimen maître a été conçu et produit avec une imprimante 3D en métal. Les géométries de référence conçues permettent de définir des systèmes de coordonnées indépendants pour chaque impression et mesurent lesdéplacements x, y, et z du centre du cercle supérieur des cylindres où la distorsion de l'impression peut être évaluée. Afin d'évaluer la fiabilité de cette méthode, les valeurs de coordonnées du cylindre sont calculées et comparées entre les données originales de conception assistée par ordinateur (CAD) et les données de référence acquises avec le scanner industriel. Les différences de coordonnées entre les deux groupes étaient pour la plupart inférieures à 50 m, mais les écarts étaient élevés en raison de la tolérance de l'impression 3D dans les coordonnées z du cylindre obliquement conçu sur la molaire. Toutefois, comme le modèle imprimé établit une nouvelle norme, il n'affecte pas les résultats de l'évaluation des tests. La reproductibilité du scanner de référence est de 11,0 à 1,8 m. Cette méthode de test peut être utilisée pour identifier et améliorer les problèmes intrinsèques d'un scanner intraoral ou pour établir une stratégie de numérisation en mesurant le degré de distorsion à chaque partie de l'impression numérique à arche complète.

Introduction

Dans le processus de traitement dentaire traditionnel, une restauration fixe ou une prothèse amovible est faite sur un modèle fait de gypse et imprégné d'un silicone ou d'un matériau hydrocolloïde irréversible. Parce qu'une prothèse indirectement faite est délivrée dans la cavité buccale, beaucoup de recherche a été faite pour surmonter les erreurs causées par une série de tels processus de fabrication^1,2. Récemment, une méthode numérique est utilisée pour fabriquer une prothèse à travers le processus CAO en manipulant des modèles dans l'espace virtuel après l'acquisition d'images 3D au lieu de faire des impressions³. Dans les premiers jours, une telle méthode d'impression optique a été utilisée dans une gamme limitée comme un traitement de caries dentaires d'un ou un petit nombre de dents. Cependant, comme la technologie de base du scanner 3D a été développée, une impression numérique pour l'arc complet est maintenant utilisée pour la fabrication de restaurations fixes à grande échelle, des restaurations amovibles telles qu'une prothèse partielle ou complète, des appareils orthodontiques, et implant guides chirurgicaux^4,5,6,7. L'exactitude de l'impression numérique est satisfaisante dans une région courte comme l'arc unilatéral. Cependant, puisque le scanner intraoral est un dispositif portatif qui complète la dentition entière en cousant ensemble l'image obtenue par une fenêtre optique étroite, la distorsion du modèle peut être vue après avoir terminé l'arc dentaire en forme de U. Ainsi, un appareil d'une large gamme faite sur ce modèle pourrait ne pas bien tenir dans la bouche du patient et nécessitent beaucoup d'ajustement.

Diverses études ont été rapportées sur l'exactitude du corps d'impression virtuelle obtenu avec un scanner intraoral, et il existe divers modèles de recherche et méthodes de mesure. Selon le sujet de recherche, il peut être divisé en recherche clinique^8,9,10,11,12 pour les patients réels et les études in vitro^{13,14 ,15,16} menées dans des modèles produits séparément pour la recherche. Les études cliniques ont l'avantage d'être en mesure d'évaluer les conditions d'un cadre clinique réel, mais il est difficile de contrôler les variables et d'augmenter le nombre de cas cliniques indéfiniment. Le nombre d'études cliniques n'est pas important parce qu'il y a une limite à la façon d'évaluer les variables souhaitées. D'autre part, de nombreuses études in vitro qui évaluent la performance de base du scanner intraoral en contrôlant les variables ont été signalées¹⁷. Le modèle de recherche comprend également une arche partielle ou complète de dents naturelles^{18,19,20,21,22} et une mâchoire entièrement édentée avec toutes les dents perdues²³ , ou le cas où l'implant dentaire est installé et espacé à un certain intervalle^24,25,26,27, ou une forme dans laquelle la majorité des dents restent et seulement une partie d'un dent manque^16,28. Cependant, les études sur la distorsion du corps d'impression virtuelle faite par un scanner intraoral portatif ont été limitées à l'évaluation qualitative des écarts à travers une carte couleur créée en la superposant avec des données de référence et exprimée en un seul numérique valeur par donnée. Il est difficile de mesurer avec précision la distorsion 3D de l'arc complet parce que la plupart des études n'examinent que la partie localisée de l'arc dentaire avec une déviation de distance non directionnelle.

Dans cette étude, la distorsion de l'arc dentaire lors de l'impression optique avec un scanner intraoral est étudiée en utilisant un modèle standard avec un système de coordonnées. L'objectif de cette étude est de fournir des informations sur une méthode d'évaluation de la performance de précision des scanners intraoraux qui présentent diverses caractéristiques par la différence dans le matériel optique et les logiciels de traitement.

Protocole

1. Préparation du spécimen principal

1. Préparation du modèle
   1. Enlever les dents artificielles (canines gauche et droite, deuxième prémolaire, et la deuxième molaire) sur le modèle mandibulaire à arche complète avec seulement 1/5 de la partie cervicale à gauche.
2. Conception CAO
   1. Acquérir les données du spécimen principal à l'ectodonte à l'ectomètre de référence.
   2. Concevoir les cylindres (avec un diamètre supérieur de 2 mm et une hauteur de cylindre de 7 mm) sur le dessus des six dents taillées avec le logiciel d'ingénierie inverse.
   3. Ajouter trois sphères de référence (3,5 mm de diamètre) postérieures à la deuxième molaire gauche dans le but de définir le système de coordonnées 3D de référence à partir du logiciel d'ingénierie inverse.
   4. Localiser une sphère sur le côté distal du côté distal et buccal du cylindre sur la deuxième molaire gauche de sorte que les coordonnées de tous les cylindres ont des valeurs positives.
   5. Concevoir le deuxième cylindre molaire gauche de façon à ce qu'il soit incliné à 30 degrés médially et le deuxième cylindre molaire droit de sorte qu'il soit incliné de 30 degrés distally. Placez les autres cylindres à angle droit à partir du modèle.
3. Impression 3D en métal
   1. Fabriquer un modèle fantôme avec alliage CoCr par une imprimante 3D en métal pour servir de dentition d'un patient (Figure 1).

2. Acquisition de données de référence et analyse logicielle

1. Scanner le fantôme avec le scanner intraoral de test.
   1. Obtenir l'image de référence en scannant le modèle fantôme en métal avec le scanner de modèle de niveau industriel.
2. Établir un système de coordonnées en extrayant des points à partir de sphères de référence.
   1. Chargez l'image de référence au logiciel d'analyse d'ingénierie inverse pour calculer les coordonnées de référence de chaque position de cylindre.
   2. Extraire la sphère en sélectionnant la géométrie Ref. Créer ' Sphère (sphère) Choisissez la commande des points de délimitation et choisissez les quatre points à la surface de la sphère de référence qui sont les plus éloignés les uns des autres (Figuresupplémentaire 1 et Figure supplémentaire 2).
   3. Calculez le centre de trois sphères de référence.
   4. Utiliser la géométrie De ref. Créer ' Avion (en anglais) Choisissez la commande de points pour relier les centres de trois sphères et créer un plan (Figure supplémentaire 3).
   5. Définir le plan formé comme avion XY.
   6. Sélectionnez la géométrie Ref. Créer ' Avion (en anglais) Commande d'avion de compensation pour créer un plan tangent au-dessus du plan xy (Figure supplémentaire 4).
   7. Créez des points où le plan tangent et deux sphères linguales se rencontrent en choisissant la géométrie Ref. Créer ' Point - France Projet sur le commandement de l'avion ref. (Figure supplémentaire 5).
   8. Générer un plan entre les points créés et le centre des deux sphères linguales en utilisant la géométrie Ref. Créer ' Avion (en anglais) Commande de points de sélection (Figure supplémentaire 6).
   9. Mesurer la distance entre ce plan et le centre de la sphère buccale avec l'Inspection. Dimension - France Commande linéaire (Figure supplémentaire 7).
   10. Créez un plan parallèle qui traverse le point médian de la sphère buccale avec la Géométrie. Créer ' Avion (en anglais) Commande d'avion de compensation (Figure supplémentaire 8).
   11. Définir l'avion formé comme avion YZ (Figure supplémentaire 9).
3. Définir les axes x, y, et z.
   1. Définir le centre de la sphère buccale comme « origine » du système de coordonnées.
   2. Définir une ligne parallèle à la ligne reliant les points du centre des deux sphères restantes tout en voyageant dans la direction avant et arrière du modèle à travers l'origine comme l'axe Y.
   3. Définir la ligne sur le plan xy qui passe l'origine et est perpendiculaire à l'axe y comme l'axe X.
   4. Utiliser la géométrie De ref. Créer ' Coordonner Choisissez l'origine et X, commande de direction Y pour créer un nouveau système de coordonnées avec le centre de sphère buccale comme origine (Figure supplémentaire 10).
   5. Définir la ligne perpendiculaire au plan xy et passer par l'origine comme l'axe Z (Figure supplémentaire 11).
4. Transférez ce détail du système de coordonnées d'analyse au système de coordonnées nouvellement établi.
   1. Utiliser la géométrie De ref. Bind à la commande shell pour fixer les géométries créées au cours de ce processus en plus des données d'analyse (Figure supplémentaire 12).
   2. Exécuter la géométrie de l'arbitre Transformer Coordonner Aligner la commande de coordonnées pour le transit du système de coordonnées de base au système de coordonnées nouvellement créé (Figure supplémentaire 13).
   3. De cette façon, assigner un système de coordonnées au spécimen maître en métal en référence aux trois sphères de référence (Figure supplémentaire 14).
5. Extraire les points de mesure des cylindres à la zone principale.
   1. Extraire les coordonnées x, y, et z pour les centres de cercle supérieur de six cylindres à analyser pour la distorsion des régions spécifiées par le processus d'ingénierie inverse.
   2. Pour cela, utilisez la géométrie Ref. Créer ' Cylinder - France Choisissez la commande de points de limite et spécifiez au moins 10 points sur la bordure supérieure du cylindre et désignez la même quantité de points sur l'ellipse qui rencontre la dent au fond du cylindre (Figure supplémentaire 15, Figure supplémentaire 16, et la figure supplémentaire 17).
   3. Obtenir les coordonnées extraites du centre supérieur du cylindre. Évaluer la déformation 3D à chaque position en la comparant avec les valeurs de coordonnées du même cylindre de l'impression numérique acquise par le scanner intraoral à évaluer.

Résultats

Les coordonnées de chaque cylindre calculées à partir des données CAO conçues à l'origine et l'image de référence du spécimen principal en métal imprimé en 3D numérisé par le scanner de modèle de niveau industriel sont indiquées dans le tableau 1. La différence entre les deux montrait une valeur inférieure à 50 m, mais la valeur de coordonnées z du deuxième cylindre molaire droit du spécimen principal imprimé en 3D était faible. Bien que le...

Discussion

Parmi les études évaluant l'exactitude du scanner intraoral en évaluant le corps d'impression numérique résultant, la méthode la plus courante consiste à superposer les données d'impression numérique sur l'image de référence et à calculer la déviation shell-to-shell^{12 ,13,14,15,20,23}. Toutefois, cette méthode s...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
EOS CobaltChrome SP2	Electro Oprical Systems	H051601	Powder type metal alloy for 3D printing
Geomagic Verify	3D Systems	2015.2.0	3D inspection software
Prosthetic Restoration Jaw Model	Nissin Dental Products Inc.		Mandibular complete-arch model
Rapidform	Inus technology	RF90600-10004-010000	Reverse engineering software
stereoSCAN R8	AICON 3D Systems GmbH		Industrial-level model scanner