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이 원고는 교정 및 치과 안면 정형외과에서 매우 유용한 도구인 디지털 모델 중첩을 사용하여 투명 교정장치로 상악 후방 치아의 3차원(3D) 움직임을 평가하기 위한 포괄적인 프로토콜을 제시합니다.
1999년 Align Technology, Inc.가 인비절라인을 도입한 이래, 특히 기존의 고정 장치와 비교할 때 인비절라인(투명 교정장치) 치료의 정확성에 대한 의문과 논쟁이 지속되어 왔습니다. 이는 정확한 비교가 가장 중요한 전후, 수직 및 횡방향 교정과 관련된 경우에 특히 중요합니다. 이러한 질문에 답하기 위해 이 연구는 정확한 분석을 용이하게 하기 위해 상악 후방 치아의 움직임을 디지털 방식으로 중첩하는 데 중점을 두고 세심하게 고안된 프로토콜을 소개합니다. 샘플에는 첫 번째 인비절라인(투명) 교정장치 시리즈를 완료한 25명의 환자가 포함되었습니다. 4개의 상악 디지털 모델(전처리, 후처리, ClinCheck-초기 및 최종 모델)은 구개와 치열을 안정적인 참조로 사용하여 디지털 방식으로 중첩되었습니다. 모델 중첩 및 치아 분할을 위해 소프트웨어 조합이 사용되었습니다. 그런 다음 변환 매트릭스는 달성된 치아 위치와 예측된 치아 위치 간의 차이를 표현했습니다. 임상적으로 유의미한 차이에 대한 임계값은 선형 변위의 경우 ±0.25mm, 회전의 경우 ±2°였습니다. 차이점은 Bonferroni 보정과 함께 Hotelling의 T-제곱 검정을 사용하여 평가되었습니다. 회전(2.036° ± 4.217°)과 토크(-2.913° ± 3.263°)의 평균 차이는 각각 0.023 및 0.0003의 p-값으로 통계적 및 임상적으로 유의했습니다. 소구치의 회전수 감소와 모든 구치에 대한 토크 제어는 예측하기 어려웠습니다. 선형 측정에 대한 모든 평균 차이는 첫 번째 어금니가 예측된 위치보다 약간(0.256mm) 더 많이 침출된 것처럼 보인다는 점을 제외하고는 통계적으로나 임상적으로 유의하지 않았습니다. 투명 교정장치 시스템은 경증에서 중등도의 부정교합이 있는 발치가 없는 경우에 대해 상악 후방 치아의 대부분의 병진 치아 움직임 및 근심-원위 티핑에 대한 예측을 충족하는 것으로 보입니다.
1999년, 디지털로 제작된 탈착식 교정 장치가 Align(Align Technology Inc., Tempe, AZ)에 의해 상업적으로 제공되었습니다. 원래 이 시스템은 기존의 고정식 엣지 와이즈 가전제품에 대한 미적 대안으로 경미하거나 중간 정도의 혼잡 또는 좁은 공간으로 성장하지 않는 케이스를 해결하도록 설계되었습니다. 수십 년 동안 CAD/CAM(Computer-Aided Design and Manufacturing), 치과 재료 및 치료 계획이 개선됨에 따라 투명 교정장치 치료(CAT)는 전 세계적으로 다양한 부정교합이 있는 1,000만 명 이상의 환자를 치료하는 데 사용되었습니다1. 최근 후향적 연구에 따르면 CAT는 경미한 부정교합이 있는 10대 인구에게 고정 장치 요법만큼 효과적이며 치아 정렬, 교합 관계 및 오버젯2에서 크게 개선된 결과를 보였습니다. 예약 횟수, 응급 방문 횟수 및 전체 치료 시간도 투명 교정기 치료 환자에서 더 나은 결과를 보였습니다. CAT는 비발치, 경증에서 중등도의 부정교합을 비발치(non-launchion)하는 환자에서 치료하는데 사용될 수 있지만3,4 치료 기간과 체어 타임(chair time)5을 단축할 수 있지만, 이 치료법이 기존의 순 교정기(labial braces)4,6,7,8,9, 특히 전후 및 수직 교정술(anteroposterior and vertical correction)에 효과적인지는 불분명하다10.
ClinCheck는 임상의에게 향후 치아 움직임에 대한 가상 3차원(3D) 시뮬레이션을 제공하기 위해 Align에서 개발한 소프트웨어 플랫폼입니다. 주로 환자의 초기 상태와 임상의의 처방된 치료 계획과 관련이 있으며 환자를 위한 시각적 커뮤니케이션 도구가 될 수도 있습니다. 예측된 결과와 달성된 결과 사이의 불일치는 과정 중간에 수정, 개선 또는 고정 장치 요법으로의 전환이 필요할 수 있습니다. 결과적으로 소프트웨어 예측의 신뢰성은 연구자들의 관심을 끌고 있습니다. 2005년에 발표된 Lagravere와 Flores-Mir의 체계적 문헌고찰11 이후, 예측된 모델과 치료 후 모델 간의 일치성에 대한 연구는 아치 길이, 송곳니 간 거리, 오버바이트, 오버제트, 정중선 편차12, 미국 치과 교정 협회(American Board of Orthodontics Objective Grading System, ABO-OGS) 감소 점수13, 상부 및 하부 치간 폭14 등 다양한 방식으로 측정되었다, 및 콘빔 컴퓨터 단층 촬영에서 파생된 측정15.
비교는 또한 3D 모델 16,17,18,19,20,21을 중첩하여 이루어졌습니다. 예를 들어, ToothMeasure(Align Technology에서 개발한 내부 소프트웨어)와 같은 많은 최신 소프트웨어 플랫폼은 치료되지 않은 치아, 구개 또는 치과 임플란트에 대해 사용자가 선택한 기준점을 사용하여 두 개의 디지털 모델을 재현 가능하게 중첩할 수 있습니다. 예측된 모델과 달성된 모델들은 일반적으로 구개 표면을 포함하지 않기 때문에, 많은 선행 연구들(15,16,17,18)은 치료되지 않은 후방 치아를 중첩을 위한 참고 자료로 사용했으며, 여기에는 이들 치아의 상대적인 움직임으로 인한 오차가 추가될 가능성도 포함된다. 이러한 연구는 간격이 있거나 경증에서 중등도의 밀집이 있는 비교적 단순한 경우에 아치의 앞쪽 영역에 국한되었습니다.
Grünheid et al.은 수학적 중첩을 사용하여 가상 치료 계획과 실제 치료 결과 간의 불일치를 정량화하여 디지털 모델20에서 안정적인 해부학적 구조가 없는 전체 치열 CAT의 정확도를 평가했습니다. Haouili et al.은 CAT21을 사용한 치아 움직임의 효능에 대한 전향적 후속 연구를 수행하기 위해 Compare 소프트웨어 내의 최적 알고리즘에서 동일한 방법을 사용했습니다. 목표는 새로운 기술, 즉 SmartForce, SmartTrack 교정기 재료 및 디지털 스캔과 관련된 정확도에 대한 업데이트를 제공하는 것이었습니다. 전반적인 정확도가 41%17 에서 50%21로 개선되었다는 연구 결과는 고무적이었지만, 일부 치아 움직임이 투명 교정장치 시스템으로 여전히 만족스럽게 달성되지 않을 가능성을 부정하지는 않습니다.
예측하고 달성하면 디지털 모델에는 구개 루게, 치과 임플란트 또는 토리와 같은 치열과 무관한 공통 3D 참조가 포함됩니다. 많은 적합한 소프트웨어 플랫폼의 좌표계 내에서 공동 등록할 수 있습니다. 그런 다음 관심 있는 톱니가 한 톱니에서 분할되고 다른 톱니의 변위된 버전과 일치하도록 수학적으로 변환되면 변환 매트릭스에는 전체 3D 전치를 설명하는 데 필요한 전체 정보가 포함됩니다. 그 내용은 공식 규칙에 의해 설명되는 세 가지 번역과 세 번의 회전으로 표현할 수 있습니다. 예를 들어 인비절라인 ClinCheck Pro 3D 제어 소프트웨어는 치아를 예측 위치로 이동하는 데 필요한 3D 치아 움직임을 나타내는 수치 매개변수가 치아 이동 표에 표시됩니다.
계획 소프트웨어의 초기 및 최종(예측) 모델은 동일한 소프트웨어 플랫폼에서 제공하는 공통 좌표계를 공유하지만, 구개가 없기 때문에 동일한 치열을 소유하지 않는 한 다른 디지털 치열 모델과 공동 등록할 가능성이 제한됩니다. 이러한 맥락에서 소프트웨어 예측 및 후처리(달성) 모델의 중첩이 실현 가능할 것이라는 가설이 세워졌습니다. 이러한 실현 가능성은 초기 및 최종(계획 소프트웨어에서 내보내는 동안 자동으로 중첩됨)과 다른 쌍의 전처리 및 달성 모델(구개 루게를 사용하여 중첩됨)의 두 쌍을 사용할 수 있기 때문에 발생합니다. 이 쌍은 인비절라인 초기 모델과 정렬하기 위한 참조로 치료 전 치열을 사용하여 등록할 수 있습니다. 그 후, 개별 치아의 분할을 수행하여 위치와 방향의 차이를 평가할 수 있습니다. 이 평가에는 모델 간의 치아 전치가 포함되며 변환 매트릭스는 변환 및 방향 전환의 수치적 정량화를 가능하게 합니다.
이 프로토콜에서는 청소년과 성인 모두의 경증에서 중등도의 부정교합을 해결하는 CAT의 효과를 평가하기 위한 접근 방식이 도입되었으며, 특히 상악 후치에 중점을 두었습니다. 귀무가설은 첫 번째 일련의 투명교정장치 이후 상악 후방 치아에서 달성된 치아와 계획 소프트웨어가 예측한 치아 위치 사이에 차이가 없다는 것이었습니다.
이 연구는 브리티시 컬럼비아 대학의 기관 검토 위원회(Institutional Review Board)로부터 윤리적 승인을 받았습니다(No. H19-00787). 기밀을 유지하기 위해 연구에 사용된 모든 샘플은 비식별화 절차를 거쳤습니다. 또한, 연구에 포함되기 전에 모든 참여 환자로부터 정보에 입각한 동의를 적절하게 얻었습니다.
참고: 각 참가자는 다음을 포함하는 4개의 상악 디지털 모델을 제공했습니다.
이 프로토콜은 CloudCompare, Meshmixer 및 Rhinoceros를 포함한 여러 소프트웨어 도구의 조합을 활용했습니다. 이러한 소프트웨어 플랫폼은 등록 프로세스를 용이하게 하고 치아의 움직임과 방향을 분석하기 위해 개별 치아를 분할할 수 있도록 하는 데 중추적인 역할을 했습니다. 이러한 소프트웨어 도구는 유사한 목표를 달성할 수 있는 경우 다른 오픈 소스 소프트웨어 옵션과 함께 복제할 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 소프트웨어 시퀀스를 보여주는 워크플로는 그림 1에 나와 있습니다.
1. 준비
2. CloudCompare에서 치료 전 및 후처리 디지털 모델의 구개 중첩
3. Rhinoceros 소프트웨어를 사용한 중첩을 위한 소프트웨어 모델 준비
4. CloudCompare를 사용한 소프트웨어 예측 및 후처리 디지털 모델의 중첩
5. Meshmixer를 사용한 크라운 분할
6. CloudCompare를 사용한 치과 중첩
7. 측정 사양
8. 통계 분석
평균 팁 및 토크 각도에 대해 0.6°의 효과 변화를 탐지하기 위해 최소 24개의 표본 크기가 필요했으며, 80%의 출력과 0.05 23의 알파가 필요했습니다23. 선정 기준은 다음과 같습니다: (1) 첫 번째 어금니를 통한 완전 영구 치열, (2) Class I 부정교합 또는 간격이 있는 2mm 미만의 Class II/III 부정교합 또는 비발치 인비절라인 치료를 받은 경증에서 중등도의 군집, (3) 최소 첫 번째 시리즈의 ?...
구개 rugae는 청소년기에 독특한 구성을 가지고 있습니다. 이들은 성장 중에 일정하게 유지되고, 개인 식별을 위한 확실한 마커이며, 상악 모델 중첩 24,25,26,27에 대한 안정적인 해부학적 참조로 간주됩니다. Dai et al.은 이 방법을 사용하여 첫 번째 소구치 발치 후 상악 제1대구치와 중앙 앞니의 달성 및 ?...
저자는 공개할 것이 없습니다.
이 연구는 International Align Research Award Program(Align Technology Inc., Tempe, AZ)의 재정 지원을 받았습니다. 그러나 자금 출처는 연구 수행 및/또는 논문 준비에 관여하지 않았습니다. 인비절라인 케이스를 제공할 수 있도록 아낌없이 지원해 주신 Sandra Tai 박사님과 Samuel Tam 박사님, 그리고 통계 분석에 대한 전문적인 지원을 해주신 Nikolas Krstic님께 감사드립니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
CloudCompare | GPL software | Version 2.11 | open-source software (https://www.cloudcompare.net/) |
Meshmixer software | Autodesk, Inc. | ||
Rhinoceros 5.0 | Robert McNeel & Associates | Version 5.0 |
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