光学歯科印象の完全アーチ歪みを測定する

要約

ここでは、標準的な形状を持つ3Dプリントされた金属ファントムを持つ口腔内スキャナから取得した競技アーチデジタルインプレッションの各部分の歪みの程度を測定するプロトコルを提示する。

要約

歯科医師が口腔内スキャナで3D画像を取得してデジタルインプレッションを作り始めて以来、デジタルワークフローは歯科修復や口腔器具の製造に積極的に使用されてきました。患者の口腔内の口腔をスキャンする性質上、口腔内スキャナは小さな光学窓を備えたハンドヘルドデバイスであり、小さなデータをステッチして画像全体を完成させます。完全アーチインプレッション手順では、インプレッションボディの変形が発生し、復元またはアプライアンスの適合性に影響を与える可能性があります。これらの歪みを測定するために、マスター標本は金属3Dプリンタで設計され、製造されました。設計された参照ジオメトリを使用すると、インプレッションごとに独立した座標系を設定でき、インプレッションの歪みを評価できる円柱上部円中心の x、y、z の変位を測定できます。 この方法の信頼性を評価するために、円柱の座標値を計算し、元のコンピュータ支援設計(CAD)データと工業用スキャナで取得した参照データとの比較を行います。2つの群の座標差はほとんど50μm未満であったが、モル上の斜めに設計された円柱のZ座標における3Dプリントの公差により偏差が高かった。ただし、印刷モデルは新しい標準を設定するため、テスト評価の結果には影響しません。リファレンススキャナの再現性は11.0±1.8μmです。この試験方法は、口腔内スキャナの本質的な問題を特定して改善したり、完全アーチデジタルインプレッションの各部分の歪みの度合いを測定してスキャン戦略を確立するために使用できます。

概要

従来の歯科治療プロセスでは、石膏で作られたモデル上で固定修復または取り外し可能な入れ歯が作られ、シリコーンまたは不可逆的なヒドロコロイド材料を含浸させる。間接的に作られた補綴物が口腔内に送達されるので、このような一連の製造工程1、2によって引き起こされる誤りを克服するために多くの研究がなされている。最近では、インプレッション3を作るのではなく、3D画像を取得した後に仮想空間でモデルを操作してCADプロセスを通じて補綴を作製するデジタル手法が用いられています。初期には、このような光学印象法は、1つまたは少数の歯の齲蝕治療などの限られた範囲で使用されました。しかし、3Dスキャナのベース技術が開発されるにつれて、大規模な固定修復、部分的または完全な入れ歯などの取り外し可能な修復、矯正器具などの取り外し可能な修復の製作に、完全なアーチのデジタルインプレッションが使用されるようになりました。インプラント外科ガイド4、5、6、7。デジタル印象の精度は、一方的なアーチのような短い領域で満足です。しかし、口腔内スキャナは狭い光学窓を通して得られた画像を縫い合わせることで歯列全体を完成させるハンドヘルドデバイスであるため、U字型の歯科アーチを完成させた後にモデルの歪みが見られます。従って、このモデルでなされる大きい範囲の器具は患者の口によく合わないし、多くの調節を要求するかもしれない。

口腔内スキャナで得られた仮想印象体の精度に関する様々な研究が報告されており、様々な研究モデルや測定方法があります。研究対象に応じて、実際の患者のための臨床研究8、9、10、11、12に分けることができるとインビトロ研究13、14 、15、16は、研究のために別々に生産されたモデルで行われます。臨床研究は、実際の臨床設定の状態を評価することができるという利点がありますが、変数を制御し、臨床症例の数を無期限に増やすることは困難です。所望の変数を評価できる限界があるため、臨床研究の数は大きくない。一方、変数を制御して口腔内スキャナの基本的な性能を評価するインビトロ研究の多くは17.研究モデルはまた、自然な歯の部分的または完全なアーチ^を含みます 18,^19,20,21,22そして、すべての歯を失った完全に歯を持つ完全に歯の顎²³、または歯科インプラントが一定の間隔で取り付けられ、間隔を離して間隔をあけた場合、24、25、26、27、または歯の大部分が残り、歯の一部のみである場合歯が欠落している^16,28.しかし、ハンドヘルドインストラルラルスキャナによる仮想インプレッション本体の歪みに関する研究は、参照データと重ね合わせて作成されたカラーマップを通じて偏差の定性的評価に限定され、1つの数値で表現されています。データごとの値。ほとんどの研究は、非方向距離偏差を持つ歯科アーチの局所的な部分のみを調べるので、完全なアーチの3D歪みを正確に測定することは困難です。

本研究では、座標系を用いて標準モデルを用いて、オプティカルインプレッション時の歯科アーチの歪みを調べた。本研究の目的は、光学ハードウェアと処理ソフトウェアの違いにより様々な特性を示す口腔内スキャナの精度を評価する方法に関する情報を提供することである。

プロトコル

1. マスター標本の調製

1. モデルの準備
   1. 子宮頸部の1/5だけを残したマンディブル・コンプリート・アーチモデルの人工歯(左右のイヌ、第2プレモル、および第2の臼歯)を取り除きます。
2. CAD設計
   1. リファレンススキャナでマスター標本のデータを取得します。
   2. リバースエンジニアリングソフトウェアでトリミングされた6本の歯の上にシリンダー(上径2mm、シリンダー高さ7mm)を設計します。
   3. リバース エンジニアリング ソフトウェアから参照 3D 座標系を定義する目的で、3 つの参照球 (直径 3.5 mm) を左の 2 番目のモルに追加します。
   4. すべての円柱の座標が正の値を持たないように、左の 2 番目のモルの円柱の遠位側と口腔側の 1 つの球を配置します。
   5. 30°の中間に傾斜するように左の第2モルシリンダーと右の第2モルシリンダーが30°遠方に傾いられるように設計します。他の円柱をモデルから直角に設定します。
3. 金属3Dプリンティング
   1. 患者の歯列症として機能する金属3DプリンタによるCoCr合金を用いてファントムモデルを製造する(図1)。

2. 参考データ収集およびソフトウェア分析

1. テスト内スキャナでファントムをスキャンします。
   1. 工業レベルのモデル スキャナを使用して金属ファントム モデルをスキャンして、参照イメージを取得します。
2. 参照球から点を抽出して座標系を確立します。
   1. 参照イメージをリバース エンジニアリング解析ソフトウェアにロードして、各シリンダ位置の参照座標を計算します。
   2. [Ref.ジオメトリ] を選択して球を抽出する |作成|スフィア|境界点コマンドを選択し、互いに離れている参照球のサーフェス上の 4 つの点を選択します (補足図 1および補足図2)。
   3. 3 つの参照球の中心を計算します。
   4. Ref. ジオメトリを使用する |作成|飛行機|ポイントを選択して、3 つの球の中心を接続し、平面を作成します (補足図3)。
   5. 形成された平面をXY 平面として設定します。
   6. [選択] ジオメトリを選択する |作成|飛行機|オフセット平面コマンドを使用して、xy平面の上に正接面を作成します(補足図4)。
   7. Ref. ジオメトリを選択して、接線平面と 2 つの言語球が接するポイントを作成する |作成|ポイント|参照平面コマンドのプロジェクト(補足図5)
   8. Ref. ジオメトリを使用して、作成された点と 2 つの言語球の中心の間に平面を生成する |作成|飛行機|ピックポイントコマンド(補足図6)。
   9. 検査でこの平面から球体の中心までの距離を測定する |ディメンション|線形コマンド (補足図7)
   10. ジオメトリを使用して球体球の中点を通過する平行平面を作成する |作成|飛行機|オフセット平面コマンド (補足図8)
   11. 形成された平面をYZ 平面として設定します (補足図9)。
3. x軸、y 軸、および z軸を設定します。
   1. 球体の中心を座標系の「原点」として設定します。
   2. 残りの 2 つの球の中心点を結ぶ線に平行な線を設定し、モデルの前後方向をY 軸として中心方向に移動します。
   3. 原点を通過し、Y 軸に対してX 軸として垂直であるxy平面上の線を設定します。
   4. Ref. ジオメトリを使用する |作成|座標|原点&X、Y 方向コマンドを選択して、buccal 球の中心を原点として新しい座標系を作成します (補足図10)。
   5. xy平面に垂直な線を設定し、原点をZ 軸として通過します (補足図11)。
4. この詳細をスキャン座標系から新しく確立された座標系に転送します。
   1. Ref. ジオメトリを使用する |シェル コマンドにバインドして、このプロセス中に作成されたジオメトリをスキャン データの上に固定します (補足図12)。
   2. Ref. ジオメトリの実行 |変換|座標|座標コマンドを基本座標系から新しく作成した座標系に転送するように整列します (補足図13)。
   3. このようにして、3つの参照球を参照して金属マスター標本に座標系を割り当てます(補足図14)。
5. メインエリアのシリンダーから測定点を抽出します。
   1. リバースエンジニアリング プロセスによって指定された領域の歪みを分析する 6 つの円柱の上円中心の x、y、およびz座標を抽出します。
   2. このためには、Ref. ジオメトリを使用します。作成|シリンダー |境界点コマンドを選択し、円柱の上の境界線上に少なくとも 10 ポイントを指定し、円柱の下部の歯に合う楕円上の同じ量のポイントを指定します (補足図 15,補足図)16、および補足図17)。
   3. 円柱上部中央の抽出された座標を取得します。評価する経口スキャナで取得したデジタルインプレッションの同じ円柱の座標値と比較して、各位置の3D変形を評価します。

結果

最初に設計されたCADデータから計算された各シリンダの座標と、工業レベルのモデルスキャナによってスキャンされた3Dプリント金属マスター標本の基準スキャン画像を表1に示します。両者の差は50μm未満であったが、3Dプリントマスター標本からの右第2モル円筒のZ座標値は低かった。金属ファントムはハイエンドの産業用3Dプリンターから製造さ...

ディスカッション

得られたデジタルインプレッション本体を評価して口腔内スキャナの精度を評価する研究の中で、最も一般的な方法は、参照画像にデジタルインプレッションデータを重ね合わせ、シェルからシェルへの偏差^{を計算することです 12 ,13,14},^15,20,23.?...

資料

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