Сравнение точности 3D-сканеров Trios, iTero, Omnicam и True Definition при сканировании зубной дуги

В технологии CAD/CAM для создания цифрового слепка, включающего один зубной квадрант, риск ошибок низок, но при увеличении области сканирования точность может ухудшиться. Многие исследования показывают значительные отклонения в точности при использовании различных внутриротовых сканеров на полной дуге со значением предельной корректировки, превышающим 165 мкм. Это может привести к тому, что созданная зубная коронка превысит клинически приемлемый пороговый корректировочный предел в 120 мкм.

Введение

Первый шаг всей цифровой работы – получение внутриротового оптического слепка. Это позволяет немедленно проверить качество оттиска, включая геометрию абатмента и определение пути введения коронки. Если результат неудовлетворителен, сканирование можно сделать повторно в течение одного приема. Следовательно, эта методика способствует более эффективной работе в стоматологической практике.

Цифровой оттиск – получение точного трехмерного изображения зубов (подготовленных или нет), зубных имплантатов и/или любого внутриротового дефекта. Стоматолог должен получить достаточно точную копию необходимых участков челюсти и зубов, чтобы зубной техник мог создать реставрацию, точно соответствующую поставленной задаче.

Однако до сих пор неясно, может ли метод получения трехмерного изображения при помощи внутриротовых цифровых сканеров влиять на окончательную точность цифрового оттиска. И, если да, то какая стратегия является лучшей. Точность полных цифровых оттисков зубной дуги составляет от 5 до 35 мкм для экспериментальных сканеров, без существенных различий между стратегиями.

Тем не менее, в предыдущих исследованиях используется одна стратегия сканирования для каждого экспериментального сканера, в то время как настоящее исследование направлено на использование четырех различных стратегий для каждого сканера.

Метод получения изображения является важным фактором, который необходимо учитывать, и методы практически одинаковы во всех системах:

  • размещение нити для раскрытия уступа отпрепарированного зуба;
  • сушка сканируемой области;
  • нанесение порошка (при необходимости) с помощью специального распылителя.

Процесс обычно начинается с окклюзионных поверхностей из-за анатомических особенностей. Затем изображения получаются под разными углами, чтобы сгенерировать точные трехмерные данные подготовленного зуба. Отсутствующие или неправильные области корректируются, а затем получается цифровой оттиск зубов-антагонистов. Наконец, выполняется исследование для определения прикуса.

Однако получение оттисков полной дуги для обширных реставраций может быть затруднено, поскольку информации о влиянии различных стратегий на точность сканирования настолько протяженных участков недостаточно.

Это исследование было направлено на определение стратегии сканирования, которая позволяет получить наилучшие результаты с точки зрения достоверности и точности для каждой из систем внутриротовых цифровых оттисков, включенных в исследование. Нулевая гипотеза состояла в том, что нет никаких различий в точности внутриротового сканера, связанных со стратегиями сканирования.

Сканеры, участвующие в эксперименте:

Trios, 3Shape A/S

Система снятия оттисков: Сверхбыстрое Оптическое секционирование.

Процедура сканирования: Источник света обеспечивает необходимое издучение, чтобы вызвать колебание света на объекте. Непрерывные изображения записываются для формирования 3D-модели.

Источник освещения: Синий светодиод.

Тип файла: Видео.

Обработка поверхности: Нет.

Фрезерование в офисе: Нет.

Выходной формат: Фирменный или STL.

iTero, Cadent Ltd

Система снятия оттисков: Параллельная конфокальная микроскопия.

Процедура сканирования: Освещает поверхность объекта тремя лучами разного света (красного, зеленого или синего), которые объединяются для обеспечения белого света. 5 сканов подготовленной области записываются как одно изображение.

Источник освещения: Красный лазер.

Тип файла: Серия изображений.

Обработка поверхности: Нет.

Фрезерование в офисе: Да.

Выходной формат: Фирменный или STL

Omnicam, Sirona Dental

Система снятия оттисков: Активная триангуляция (многоцветная полосовая защита).

Процедура сканирования: Видео и непрерывные изображения записываются для создания 3D-модели.

Источник освещения: Белый свет.

Тип файла: Видео.

Обработка поверхности: Нет.

Фрезерование в офисе: Да.

Выходной формат: Фирменный.

True Definition, 3M ESPE

Система снятия оттисков: Активная выборка волнового фронта.

Процедура сканирования: Измерение неплоских координат точек объекта путем выборки, запись непрерывных изображений в различных положениях.

Источник освещения: Пульсирующий синий свет.

Тип файла: 3D в движении, видео.

Обработка поверхности: Да.

Фрезерование в офисе: Да.

Выходной формат: Фирменный или STL.

Материалы и методы

Мастер-модель верхней челюсти была изготовлена ​​с использованием эпоксидной смолы Exakto-Form (Bredent), износостойкого и полностью непрозрачного материала, в лаборатории Silicom Dental. В слепке было несколько искусственных зубов, подготовленных для накладок, искусственных зубов, отпрепарированых под опору фиксированных зубных протезов (FDP), виниров и Core3D Straumann RN (Avinent Implant System). Такое многообразие запланированных конструкций (и соответствующих препаровок) было выбрано для моделирования сложной клинической ситуации (рис. 1).

Мастер-модель для сравнения работы интраоральных сканеров

Рис. 1. Мастер-модель внутри метакрилатной коробки для записи цифрового сканирования.

Для получения цифрового оттиска была создана метакрилатная коробка. Эта коробка была непрозрачной черной, чтобы избежать отражения света и имитировать полость рта. Основание размером 8 см (ширина) x 6 см (глубина) было изготовлено для мастер-модели, которое было вставлено в вырез тех же размеров, что и основание метакрилатной коробки, что позволяло контролировать среду (стабильность и контроль температуры) во время процесса сканирования.

В число сканирующих систем, включенных в исследование, входили:

  • Trios (версия программного обеспечения 1.4.5.3, 3Shape Dental Systems);
  • iTero (версия программного обеспечения OrthoCAD 5.7.0.301 Cadent LTD, Align Technology Inc.);
  • Cerec AC Omnicam (версия программного обеспечения CEREC SW 4.4.4; Sirona);
  • True Definition (версия программного обеспечения 4.2; 3M ESPE Dental Products).

Четыре стратегии сканирования были использованы 10 раз для каждой цифровой системой, чтобы получить в общей сложности 40 цифровых файлов для каждого внутриротового сканера. Каждый сканер был откалиброван в соответствии с рекомендациями производителя.

Стратегии, осуществленные одним и тем же обученным исследователем, были следующими (рис. 2):

Стратегии сканирования интраоральным сканером

Рис. 2. Стратегии сканирования: (A) Внешний-Внутренний, (B) Квадранты, (C) Секстанты, (D) Последовательные.

Внешняя-внутренняя (A): сначала окклюзионные поверхности, начиная с левого второго моляра и переходя к правому второму моляру, возвращаясь через вестибулярные поверхности и, наконец, охватывают небные поверхности.

Квадранты (B): сначала окклюзионные поверхности, начиная с правого центрального резца и переходя к правому второму коренному зубу, возвращаясь через вестибулярные поверхности, а затем к небным поверхностям. Затем окклюзионные поверхности, начиная с левого центрального резца до левого второго моляра, возвращаясь через вестибулярные поверхности, а затем на небные поверхности.

Секстанты (С): сначала окклюзионные поверхности, начиная с правого второго моляра до правого первого премоляра и возвращаясь через вестибулярные поверхности, а затем на небные поверхности. Затем окклюзионные поверхности, начиная с правого клыка и заканчивая левым клыком, возвращаются через вестибулярные поверхности, а затем и на небные поверхности. Затем окклюзионные поверхности, начиная с левого первого премоляра до левого второго моляра, возвращаются через вестибулярные поверхности, а затем и небные поверхности.

Последовательное (D): последовательное сканирование трех поверхностей каждого зуба (окклюзионной, вестибулярной и оральной), выполняющее движение в форме ªSº от правого второго моляра во всех направлениях и без возврата к начальной точке.

Таблица 1. Процедура сканирования и показания интраоральных цифровых оттискных систем, включенных в исследование.

Сканнер

Индикаторы

Стратегия сканирования

Trios

  • Коронки и частичные фиксированные зубные протезы;
  • Виниры, накладки и частичные коронки;
  • Временные коронки и виртуальные диагностические воски;
  • Пост-абатментный зуб;
  • Конструкция частичного съемного протеза;
  • Абатменты и имплантаты с частичной фиксацией зубных протезов;
  • Планирование имплантатов и хирургических инструкций;
  • Ортодонтия и шины.

Старт с моляра для лучшей идентификации. Угол сканирования составляет 45–90 градусов для завершения развертки. Путь исследования окклюзионный, языковой и буккальный.

ПОЛНАЯ ДУГА: Начиная с окклюзионной развертки, затем свернуть в сторону нёбного, щечного и затем на 90 градусов, чтобы зафиксировать точки контакта.

iTero

  • Коронки и частичные фиксированные зубные протезы;
  • Ортодонтия и шины;
  • Рабочие процессы на имплантатах.

Каждая процедура сканирования должна иметь перекрестие, следуя естественной форме дуги (тангенциальной).

Буккальные и языковые исследования должны включать окклюзионную информацию (сканирование под углом 45 градусов).

Omnicam

Частично или полностью беззубые челюсти в поддержку цементируемых реставраций одной или нескольких единиц. Имплантаты с зубной или тканевой поддержкой.

Камера движется на расстоянии 0–15 мм над поверхностью зубов.

Траектория исследования: окклюзионный, вестибулярный и небный в первом квадранте; второй квадрант записывается таким же образом.

True Definition

  • Коронки и частичные фиксированные зубные протезы;
  • Onlays Workflows на имплантатах;
  • Виниры;
  • Частичные протезы;
  • Ортодонтия и шины.

Траектория исследования: окклюзионный, вестибулярный и небный в первом квадранте; второй квадрант записывается таким же образом.

 

Процесс всегда начинался с окклюзионных поверхностей в качестве эталонов при получении 3D-оттиска. Была проведена заключительная развертка, чтобы заполнить пробелы, которые не имели цифровой информации, как правило, межзубные промежутки.

Эталонная модель ªCAD º (CRM) была создана с использованием ATOS II Triple Scan (GOM Technologies, Metronic) и промышленного сканера структурированного синего света, соответствующего стандарту ISO 12836. Съемка велась с точностью до 3 мкм и с точностью до 2 мкм для сканирования полной челюсти (рис. 3).

Эталонная модель, полученная на промышленном сканере

Рис. 3. CRM, отсканированный с помощью сканера ATOS II Triple Scan.

Файлы, полученные с помощью сканеров в исследовании, были затем преобразованы в стандартный формат STL. Системы iTero, Trios и True Definition экспортировались в этом формате, но для системы Omnicam, использовалось программное обеспечение Delcam Exchange 2016 R3.

Расхождения были проанализированы с использованием Geomagic Control (Geomagic, Morrisville). Это программное обеспечение позволяет полностью выбирать параметры для изучения при выполнении сравнения.

С помощью инструмента «вырезать с помощью плоскостей» все мягкие ткани, окружающие зубы, были удалены, чтобы уменьшить количество точек данных, влияющих на среднее расстояние. Все модели исследования были приведены в соответствие с CRM. Каждый из файлов, полученных при помощи интраоральнх сканеров, сравнивался с CRM, полученной на промышленном сканере с использованием «наилучшего выравнивания», математического алгоритма для наложения цифрового отпечатка, объективно измеряя отклонения по всей экспериментальной модели в отношении мастер-модели.

Затем все файлы сравнивались с наложением их на эталонную модель для расчета общих трехмерных отклонений (X, Y и Z) между наборами данных, полученными с эталонного сканера, и при использовании различных внутриротовых сканеров, включенными в исследование.

Программное обеспечение позволяет обнаруживать расхождения в микрометрах, как положительные (расширение), так и отрицательные (сокращение). Отклонения видны на наложенном цветном изображении (Рис. 4-7).

Цветовая карта отклонений при сравнении 3D-оттисков

Рис. 4. Цветовая карта отклонений между CRM и тестовыми моделями от сканера Trios в соответствии со стратегией сканирования (программное обеспечение Geomagic Control).

Отклонения цифровых оттисков iTero

Рис. 5. Цветовая карта отклонений между CRM и тестовыми моделями от сканера iTero в соответствии со стратегией сканирования (программное обеспечение Geomagic Control).

Отклонения при интраоральном сканировании Omnicam

Рис. 6. Цветовая карта отклонений между CRM и тестовыми моделями от сканера Omnicam в соответствии со стратегией сканирования (программное обеспечение Geomagic Control).

Отклонение цифровых слепков, полученных True Definition

Рис. 7. Цветовая карта отклонений между CRM и тестовыми моделями от сканера True Definition в соответствии со стратегией сканирования (программное обеспечение Geomagic Control).

Общее среднее расхождение (достоверность) указывает на отклонение каждой точки STL по сравнению с CRM в среднем. Они рассчитываются по среднему значению внутренних и внешних расхождений без учета отрицательных или положительных признаков (сокращение или расширение). Это значение соответствует достоверности, которая описывает несоответствие между значениями измерений CRM и тестовых моделей.

Между тем, стандартное отклонение указывает на дисперсию точек STL вокруг среднего значения CRM; эта мера оценивается тем же программным обеспечением при оценке 3D-отклонения. Это значение соответствует точности, которая описывает повторяемость сканов (расхождение между тестовыми моделями).

Данные были статистически проанализированы с использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) и многократных сравнительных исследований с Tamhane T2.

Результаты

В таблицах 2 и 3 перечислены проанализированные данные.

Таблица 2. Необработанные данные достоверности (мкм), используемые для статистического анализа четырех сканеров в соответствии со стратегией сканирования.

Сканер

Стратегия сканирования

N

Среднее отрицательное

Среднее положительное

Среднее

Медиана

SD

Min

Max

Trios

A

10

-50,30

63,88

57,09

55,92

6,75

50,02

70,12

B

10

-49,61

61,66

55,63

55,07

3,72

51,57

65,59

C

10

-51,38

59,76

55,57

55,77

3,01

51,38

60,24

D

10

-40,96

64,95

52,95

56,32

15,68

10,04

67,42

iTero

A

10

-106,07

109,29

107,68

109,70

24,53

66,50

157,10

B

10

-104,82

107,75

106,28

108,19

16,15

74,98

129,78

C

10

-82,89

95,42

89,15

89,51

10,70

72,38

106,43

D

10

-71,19

78,77

74,98

74,47

8,62

64,56

89,82

Omnicam

A

10

-100,41

104,76

102,58

101,92

12,55

83,22

127,73

B

10

-84,27

94,08

89,17

87,64

12,47

74,71

112,02

C

10

-87,84

98,70

93,27

88,55

10,83

82,64

112,65

D

10

-108,04

108,52

108,28

115,56

12,98

91,57

120,56

True Definition

A

10

-55,09

66,51

35,67

27,24

19,70

19,15

69,06

B

10

-47,23

68,08

34,25

28,36

14,02

20,09

58,18

C

10

-41

52,46

28,78

26,33

10,68

19,67

57,70

D

10

-43,96

52,72

29,61

28,32

8,72

19,08

44,96

 

Таблица 3. Исходные данные точности (мкм), используемые для статистического анализа четырех сканеров в соответствии со стратегией сканирования.

Сканер

Стратегия сканирования

N

Среднее

(SD)

Медиана

SD

Min

Max

Trios

A

10

184,51

184,09

10,75

167,15

198,55

B

10

194,53

193,81

7,22

181,53

205,47

C

10

193,28

194

8,3

175,21

202,45

D

10

205,79

207,85

10,36

187,54

218,62

iTero

A

10

269,84

251,06

53,96

210,03

391,69

B

10

272,21

267,84

29,95

231,29

311,3

C

10

248,04

240,86

15,92

233,64

283,64

D

10

197,16

198,49

25,57

157,17

246,49

Omnicam

A

10

260,12

275,21

36,23

209,95

299,87

B

10

243,68

236,24

35,63

191,23

307,49

C

10

259,52

252,81

23,91

232,79

294,7

D

10

283,73

278,19

23,32

253,29

327,42

True Definition

A

10

109,83

88,25

48,95

64,89

209,94

B

10

111,78

90,35

44,15

73,91

203,24

C

10

90,79

81,30

37,61

59,47

193,31

D

10

82,83

79,38

24,88

56,64

132,36

 

Тест Левена, примененный к одностороннему ANOVA на достоверность и точность, оказался значимым (P = .000). Поэтому после проверки нормального распределения был использован непараметрический критерий Крускала-Уоллиса для анализа наличия различий между сканерами, и были получены значимые значения (P = .000) для iTero и Omnicam. Последующие сравнения для этих внутриротовых сканеров проводились с помощью теста Тамхана Т2.

Сканер Trios не показал каких-либо существенных различий в отношении используемой стратегии сканирования (P <0,05). Наилучший результат был получен при стратегии ªDº (последовательная), с достоверностью 52,95 мкм и точностью 184,51 мкм.

Результаты для сканера iTero показали существенные различия (P <0,05), при этом лучшие результаты были получены при стратегии ªDº (последовательная) как лучшая для достоверности (74,98 мкм), так и для точности (197,16 мкм).

Сканер Cerec Omnicam показал лучшие результаты со стратегией ªBº (квадранты) как для достоверности (89,17 мкм), так и для точности (243,68 мкм) со значительными различиями в достоверности со стратегией ªDº (последовательный), которая имела худший результат, со значением: 283,73 мкм (р <0,05).

Наконец, для сканера True Definition лучшая стратегия сканирования на достоверность была ªCº (секстанты), а для точности - ªDº (последовательная) со значениями 28,78 мкм (правильность) и 82,83 мкм (точность). Не было статистически значимых различий между результатами при разных стратегиях сканирования (P> 0,05).

Обсуждение

Выбранный материал модели представлял собой эпоксидную смолу, непрозрачный и стабильный по размерам материал с хорошей механической и химической стойкостью, согласно производителям. Не было проведено никаких измерений для обеспечения стабильности этого материала, но для того, чтобы поддерживать контролируемую среду, цифровое сканирование было выполнено после помещения мастер-модели в черную метакрилатную коробку.

Размер выборки 10 для каждой стратегии сканирования определялся с использованием расчета размера выборки с уровнем достоверности 95% и пределом погрешности 5%. В общей сложности 40 оттисков были сделаны с каждым сканером. Это широко подтверждается несколькими авторами как достаточные для получения согласованных статистических результатов. Некоторые авторы считают, что клинически достоверные результаты могут быть получены с 5-10 повторениями. Только сканер iTero имел статистически значимые различия; для этого сканера стратегия ªDº (последовательная) была лучшей.

Согласно Мюллер и соавт. (2016) и Эндер и соавт. (2013), использование другой стратегии сканирования в соответствии с цифровой системой не влияет на точность цифровых слепков. В этом исследовании для получения CRM использовался сканер Alicona Infinite Focus Standard с разрешением 0,5 мкм. Его достоверность и точность в полных оттисках зубной дуги варьируется от 5 до 35 мкм для 3Shape и 32 мкм для Omnicam, без существенных различий между стратегиями.

В предыдущем исследовании использовалась только одна стратегия для каждого сканера. Используя четыре разных стратегии с каждым из сканеров и сравнивая данные о точности между ними, можно понять, действительно ли важно следовать последовательности сканирования в соответствии с используемой системой. Следовательно, за исключением сканера iTero, остальные три сканера могут записывать точные трехмерные изображения отсканированного объекта с использованием любой из использованных стратегий. Значит, врач может получать одинаково удовлетворительные результаты, независимо от возникающих клинических сложностей, и может сканировать стоматологические конструкции в соответствии с любой стратегией сканирования, адаптируя ее к конкретной ситуации.

Выводы

В рамках ограничений этого исследования in vitro можно сделать следующие выводы:

  • Точность сканеров Trios, Omnicam и True Defini, не зависит от различных стратегий сканирования.
  • Точность, с точки зрения достоверности и точности, сканера iTero зависит от стратегии, используемой при записи внутриротового оттиска на большие расстояния; последовательная стратегия лучше всего подходит для таких оттисков.

 

Насколько полезна была эта статья?
5.0
Средняя оценка
6 голосов

Мнения специалистов + ПОДЕЛИТЬСЯ СВОИМ МНЕНИЕМ
ПОДЕЛИТЬСЯ СВОИМ МНЕНИЕМ

Комментарии 0