Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Door Augmented Reality ondersteund systeem voor training in tand-carving in het tandheelkundig onderwijs

81 weergaven

⸱

DOI:

10.3791/73392

⸱

18 augustus 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Oral and Maxillofacial Surgery, The Affiliated Stomatology Hospital, Kunming Medical University, 2Yunnan Key Laboratory of Stomatology, School of Stomatology, Kunming Medical University, 3Digital Center of Stomatology, The Affiliated Stomatology Hospital, Kunming Medical University

In dit artikel

Samenvatting

Het Augmented Reality-Assisted Tooth Carving System (AR-ATCS) herkent 3D-objectmarkers en projecteert een virtueel tandmodel over een echt wasblok, waardoor een driedimensionale visuele referentie ontstaat om beginnende tandheelkundestudenten te ondersteunen bij het snijden van tanden.

Samenvatting

Het doel van dit protocol is om het onderwijs in de dentale anatomie te verbeteren door de ontwikkeling en toepassing van een systeem voor tandsnijden met ondersteuning van augmented reality (AR-ATCS). Tandmorfologie is een fundamenteel onderdeel van het tandheelkundig onderwijs, waarbij studenten complexe driedimensionale (3D) anatomische structuren en functionele oriëntatiepunten moeten beheersen die essentieel zijn voor klinische procedures, zoals restauratieve tandheelkunde en endodontische behandelingen. Traditioneel worden deze vaardigheden verworven via oefeningen in het snijden van wasblokken; deze aanpak wordt echter vaak beperkt door een lage instructie-efficiëntie en een aanzienlijke cognitieve kloof wanneer studenten proberen tweedimensionale (2D) illustraties uit tekstboeken om te zetten in driedimensionale fysieke structuren. Om deze uitdagingen aan te pakken, beschrijft dit protocol de integratie van augmented reality (AR)-technologie in de handmatige training voor het snijden van tanden. Het systeem maakt gebruik van driedimensionale objecttracking en computer-vision-algoritmen om een hoogwaardig virtueel 3D-tandmodel over de fysieke werkruimte te projecteren. Door specifieke trackingmarkers met de camera van een mobiel apparaat te herkennen, projecteert het systeem een digitale gids op de juiste schaal en oriëntatie direct op het wasblok. Deze virtueel-fysieke uitlijning stelt studenten in staat om de doel-tandmorfologie in realtime te visualiseren en afwijkingen in hun voortgang bij het snijden onmiddellijk te identificeren. Het protocol biedt een gedetailleerde workflow voor het inrichten van de AR-omgeving, het uitlijnen van virtuele modellen met fysieke materialen en het gebruik van het systeem als een zelfsturend trainingsinstrument. Door interactieve, vanuit meerdere hoeken gegeven visuele feedback te leveren, vermindert het systeem de afhankelijkheid van voortdurende demonstraties door de instructeur en minimaliseert het de impact van onomkeerbare snijfouten. Over het algemeen biedt deze AR-ondersteunde benadering een aanvullend visueel hulpmiddel voor de traditionele training in dentale anatomie door beginnende studenten te ondersteunen tijdens het snijden van tanden en een efficiënter kader te bieden voor het oefenen van de tandmorfologie.

Inleiding

Dentale morfologie is een kerncomponent van het tandheelkundig onderwijs, met als doel studenten te helpen de anatomische morfologie van tanden en de driedimensionale structurele kenmerken ervan systematisch te begrijpen1,2. Het oefenen van tanduitsnijden, als een belangrijk onderdeel van het onderwijs in dentale morfologie, weerspiegelt niet alleen de beheersing van de tandanatomie door studenten, maar traint ook hun handvaardigheid en operatieve vaardigheden3,4. Het biedt een essentiële basis voor de klinische praktijk, in het bijzonder bij prothetische behandelingen2,5.

Traditionele training in tandhouwen wordt meestal uitgevoerd onder begeleiding van instructeurs, waarbij studenten de anatomische morfologie van voor- en kiezen uitsnijden met behulp van was- of zeepblokken3,5. Echter, de disbalans tussen het aantal instructeurs en studenten maakt het voor docenten moeilijk om binnen een beperkte onderwijsperiode voldoende individuele begeleiding te bieden4,5. Daarnaast ervaren studenten vaak aanzienlijke cognitieve problemen bij het omzetten van tweedimensionale beelden naar driedimensionale vormen, wat zowel de leerefficiëntie als de effectiviteit van het onderwijs kan verminderen2,5,6.

In recente jaren zijn, met de snelle ontwikkeling van digitale technologieën, driedimensionaal printen, augmented reality, virtual reality en andere digitale benaderingen geleidelijk toegepast in het anatomisch onderwijs voor de geneeskunde en in het onderwijs voor tandtechniek6,7,8,9. Deze technologieën overwinnen de beperkingen van traditionele tweedimensionale atlassen, het observeren van fysieke modellen en demonstraties door docenten wat betreft de ruimtelijke presentatie, waardoor studenten een intuïevere, dynamischere en driedimensionale leerervaring krijgen5,6,9.

Augmented reality is een visualisatietechnologie die computergegenereerde virtuele informatie in realtime over de echte omgeving projecteert, waardoor een fusie van virtuele en reële elementen en interactie tussen mens en computer wordt gerealiseerd. Door driedimensionale gegevens en ruimtelijke informatie toe te voegen aan scenario's uit de echte wereld, kan AR de perceptie van de waarnemer van complexe ruimtelijke structuren uitbreiden10,11. Deze eigenschap maakt AR bijzonder geschikt voor praktische onderwijssituaties waarin ruimtelijk inzicht en oog-handcoördinatie vereist zijn. Momenteel is AR-technologie in eerste instantie toegepast in het anatomieonderwijs, wat heeft geleid tot positieve feedback11,12,13. Buiten de educatieve setting is AR ook vertaald naar de klinische tandheelkunde. Zo rapporteerden Macrì et al. het gebruik van AR-ondersteunde chirurgische blootstelling van een impacterede tand, waarmee werd aangetoond dat AR-gebaseerde ruimtelijke registratie en realtime virtuele-reële overlay kunnen worden toegepast bij orale chirurgische navigatie14. Deze klinische toepassing biedt extra ondersteuning voor de introductie van AR-gestuurde ruimtelijke visualisatie in de training voor dentale morfologie.

In dit protocol werd AR-technologie gebruikt om de training in tandutsnijden te ondersteunen door studenten tijdens het oefenen te voorzien van een continue, intuïtieve driedimensionale visuele referentie, wat kan dienen als aanvulling op de conventionele begeleiding door een instructeur. Hiervoor is een AR-ondersteund systeem voor tandutsnijden gezamenlijk ontwikkeld, dat hoofdzakelijk bestaat uit AR-software, een camera met hoge resolutie, een houder voor het wasblok en vier afzonderlijk vervaardigde driedimensionale markers voor objecttracking. De markers werden gemonteerd op de houder, waarin het wasblok in een vooraf gedefinieerde positie wordt vastgehouden. Tijdens het gebruik legt het systeem via de camera beelden vast van het fysieke werkgebied. Zodra een driedimensionale objectmarker op de houder wordt herkend, wordt het virtuele tandmodel in realtime over de overeenkomstige positie op het wasblok in de displayinterface geprojecteerd, waardoor studenten een visuele referentie krijgen voor het uitsnijden.

Op basis van dit systeem werd een validatie met één enkel monster uitgevoerd. Een student die de cursus tandheelkundige anatomie had voltooid, voerde de procedure voor het uitsnijden van een tand uit onder begeleiding van het voorgestelde AR-ondersteunde protocol. De uitgesneden tand werd vervolgens gescand en verwerkt als een driedimensionaal model, waarna een objectieve analyse van de morfologische afwijking werd uitgevoerd door deze te vergelijken met het standaardtandmodel. De voorlopige resultaten van dit enkele monster suggereerden de haalbaarheid van het gebruik van de AR-ATCS als hulpmiddel voor training in tandmorfologie.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Vaststelling van het standaard digitale tandenmodel

OPMERKING: In dit protocol is de linker eerste molaar van de onderkaak gebruikt als doeltand om de haalbaarheid van de AR-ondersteunde workflow voor het uitslijpen van tanden aan te tonen. Voor andere tandposities kan de workflow worden toegepast na het importeren van het overeenkomstige standaard digitale tandmodel en het herdefiniëren van de ruimtelijke relatie met de driedimensionale objectmarkering. Deze stap duurt ongeveer 10 min.

  1. Kamer-scanning van het standaard tandmodel
    1. Bereid het standaard tandmodel voor.
      OPMERKING: Gebruik in dit protocol een standaard tandmodel dat compatibel is met een wasblok van 25 mm × 25 mm × 50 mm.
    2. Breng een dunne en gelijkmatige laag scanpoeder of antireflectiespray aan op het oppervlak van het standaard tandmodel om scanfouten door reflectie te verminderen.
    3. Plaats het voorbereide standaard tandmodel op de houder van de driedimensionale scanner met kamer (uitgerust met dubbele 24 MP-camera's en scanprecisie) en zet dit vast. <10 µm). Zorg ervoor dat het model stabiel is en dat het doelsectie-scangebied volledig is blootgesteld (Figuur 1A).
    4. Open de 3D-scansoftware, maak een nieuwe opdracht aan en benoem deze volgens de positie van de doeltand. Bevestig de scaninstellingen en klik op aan Start scan.
    5. Inspect na het scannen de integriteit van het digitale model. Indien er geen duidelijke defecten worden waargenomen, exporteer dan het gescande model in STL-formaat en stel de eenheid in op millimeters (Figuur 1B).
  2. Segmentatie en verwerking van het gescande tandmodel (Figuur 1C)
    1. Open de software voor de verwerking van 3D-scandata.
    2. Klik op Bestand > Openselecteer het STL-bestand van het standaardtandmodel en klik op Open.
    3. Selecteer in het venster voor eenheidselectie Millimeters en klik op Ik sta klaar om uw teksten te vertalen. Stuur me de brontekst die u naar het Nederlands vertaald wilt hebben..
    4. Klik op Polygonen > Trimmen > Afschaven met een schaafPas de positie van het snijvlak handmatig aan naar het geplande niveau voor het doorsnijden van de wortel.
    5. Bevestig het knipgebied, klik op Doorsnedingsvlak > Selectie wissen > Sluit kruispunt > OK om het overtollige wortelgedeelte te verwijderen en de open begrenzing te sluiten, zodat een waterdicht standaard digitaal tandmodel wordt verkregen.
    6. Klik op Bestand > Opslaan en kies STL-bestand (binair) (*.STL) in de lijst Bestandstype.
  3. Constructie van de basis voor het standaardtandmodel (Figuur 1D)
    ​OPMERKING: Deze stap wordt gebruikt om een regelmatige basis te construeren voor het standaard digitale tandsmodel, waardoor een stabiele ruimtelijke relatie wordt vastgelegd tussen het standaardmodel, het wasblok en de AR-trackingsbasis. De exacte namen van menu-opties kunnen enigszins variëren tussen verschillende softwareversies.
    1. Open de 3D-modelleringssoftware.
    2. Klik op Bestand > Openen en selecteer het STL-bestand van het standaard digitale tandmodel.
    3. Klik op Opties, importeer als Vaste stof of Lichaamsoppervlak, en selecteer Maak mesh-bodies die begrensd worden door enkele vlakken > Groepeer facetten tot vlakken, en klik op Ik sta klaar om uw teksten te vertalen. Stuur me het bronmateriaal en ik zal zorgen voor een nauwkeurige, wetenschappelijk correcte vertaling in het Nederlands, conform uw instructies. en Openenzodat de driehoekige facetten aan de onderzijde van het tandmodel als een relatief compleet referentievlak kunnen worden herkend.
    4. Creëer het middelpunt van de basis van het model. Selecteer het onderste oppervlak van het tandmodel en klik op Kenmerken > Punt > Midden van het gezicht > Houd u er rekening mee dat u de brontekst moet aanleveren die u vertaald wilt hebben. Zodra u de Engelse tekst verstrekt, zal ik deze volgens uw specifieke richtlijnen vertalen naar academisch Nederlands. om het middelpunt te genereren (genaamd Punt1).
    5. Selecteer het onderste oppervlak van het tandmodel als schetsvlak en klik op Schets > Center rectangleteken een rechthoek met het middelpunt op Punt 1, en klik op Slimme Dimensie om de rechthoek in te stellen op 25 mm × 25 mm. Klik op Sluit Schets af (genaamd Schets 1).
    6. Selecteren Schets 1Klik in het tabblad Kenmerken op Geëxtrudeerde knobbel/basisOnder Richting 1, selecteer Blind, stel de diepte in op 20 mm en klik op Ik sta klaar om uw teksten te vertalen. Stuur me de brontekst en ik zal deze omzetten in nauwkeurig, academisch Nederlands, conform uw richtlijnen voor wetenschappelijke en educatieve content. om de standaard basis voor het tandmodel te genereren.

2. Ontwerp van de waxblockhouder en de AR-trackingsbasis

OPMERKING: De driedimensionale markers voor objecttracking en de AR-trackingbasis van waxblok zijn aangepaste componenten. Hun ontwerp kan variëren afhankelijk van het ontwerpdoel en de modelleringsstrategie. Daarom is de basis die in dit protocol wordt beschreven niet het enige mogelijke ontwerp en kan deze worden aangepast, mits de fixatie van het waxblok, de herkenning van de markers en het gebruiksgemak behouden blijven. Deze stap duurt ongeveer 30 min.

  1. Ontwerp van de uitsparing voor het wasblok (Figuur 2A,B)
    1. Klik in de 3D-modelleersoftware op New > Part > OK op de homepagina.
    2. Kies het Top Plane en klik op Sketch. Klik op Center Rectangle en teken de initiële schets gecentreerd op de Origin.
    3. Klik op Smart Dimension om de rechthoek in te stellen op 40 mm × 40 mm, en klik op Exit Dimension (genaamd Sketch 1).
    4. Kies Sketch 1, klik op Features > Extruded Boss/Base, kies onder Direction 1 voor Blind, en stel de diepte in op 32,5 mm om een kubus van 40 mm × 40 mm × 32,5 mm te maken (genaamd Boss – Extrude 1).
    5. Kies het bovenste vlak van de kubus, klik op Sketch > Center Rectangle, en maak de initiële schets gecentreerd op de Origin. Klik vervolgens op Smart Dimension en stel de afmeting van de rechthoek in op 25,2 mm × 25,2 mm (genaamd Sketch 2). Deze afmeting biedt ruimte voor een wasblok van 25 mm × 25 mm met een assemblage-tolerantie van ongeveer 0,2 mm.
    6. Kies Sketch 2, klik op Features > Extruded Cut, en stel de snijdiepte in op 20 mm om de uitsparing voor het wasblok te maken.
  2. Ontwerp van negatieve sockets voor de markers voor driedimensionale objecttracking
    1. Kies één verticaal vlak van de kubus en klik op Sketch > Center Rectangle, teken een rechthoek op het gekozen vlak, klik op Smart Dimension, en stel deze in op 5,2 mm × 5,2 mm (genaamd Sketch 3).
    2. Klik op Features > Extruded Cut, kies Sketch 3, en stel de snijdiepte in op 5 mm.
    3. Herhaal de bovenstaande stappen om sockets op de vier verticale vlakken te maken. Stel voor de socket op het onderste vlak de afmeting van de schets in op 10,2 mm × 10,2 mm en de snijdiepte op 10 mm.
    4. Klik op Save en sla de wasblokhouder op als SLDPRT-bestand.
  3. Ontwerp voor basisstabiliteit en snijcomfort
    1. Klik in de 3D-modelleersoftware op New > Part > OK op de homepagina.
    2. Kies het Top Plane en klik op Sketch > Circle, teken een cirkel met een diameter van 80 mm gecentreerd op de Origin (genaamd Sketch 1).
    3. Kies Sketch 1, klik op Features > Extruded Boss/Base, en stel de diepte in op 5 mm om een cirkelvormige stabilisatieplaat te maken.
    4. Klik op Right Plane en teken een gelijkbenige rechthoekige driehoek met de Origin als middenpunt van de hypotenusa, een zijdelengte van 40 mm en een hoek van 45° om een schets te maken (genaamd Sketch 2).
    5. Kies Sketch 2, klik op Features > Extruded Boss/Base, kies Mid Plane onder Direction, en stel de diepte in op 40 mm om een structuur onder een hoek van 45° te genereren (genaamd Boss-Extrude 2).
    6. Kies het schuine vlak, klik op Sketch> Center Rectangle, teken een centrale rechthoek van 10 mm × 10 mm, klik op Extruded Boss/Base, en stel de diepte in op 10 mm om de ondersteunende connector naar de basis te maken.
    7. Klik op Save en sla de stabiliserende ondersteuningsstructuur op als SLDPRT-bestand.
  4. Ontwerp van de markers voor driedimensionale objecttracking
    ​OPMERKING: De marker moet een rigide structuur, stabiele oppervlaktekenmerken en voldoende geometrische complexiteit hebben om de stabiliteit van de driedimensionale objectherkenning en tracking te verbeteren.
    1. Klik in de 3D-modelleersoftware op New > Part > OK op de homepagina.
    2. Kies het Top Plane en klik op Sketch > Polygon, teken een zeshoek gecentreerd op de Origin, klik op Smart Dimension, en stel de zijdelengte in op 7,5 mm (genaamd Sketch 1).
    3. Kies Sketch 1, klik op Features > Extruded Boss/Base, en stel de diepte in op 10 mm.
    4. Kies het onderste vlak, klik op Sketch> Center Rectangle, en teken een centrale rechthoek van 5 mm × 5 mm (genaamd Sketch 2).
    5. Kies Sketch 2, klik op Features > Extruded Boss/Base, en stel de diepte in op 5 mm om een pin te vormen die in de negatieve socket van de basis past.
    6. Gebruik de Draft-functie met het bovenste vlak als Neutral Plane. Selecteer elk zijvlak als Draft Plane en pas verschillende hellingshoeken toe op elk vlak om de asymmetrie van de geometrische kenmerken te vergroten. Pas de hellingshoeken aan op basis van de herkenningsprestaties, waarbij volledige symmetrie over alle zijvlakken wordt vermeden.
    7. Kies het bovenste vlak van de marker, klik op Sketch > Text, en voer een tekstlabel in om lokale visuele kenmerken toe te voegen en de herkenning te ondersteunen (genaamd Sketch 3).
    8. Kies Sketch 3, klik op Features > Extruded Boss/Base, en stel de extrusiediepte in op 2 mm.
    9. Herhaal de bovenstaande stappen om de vier zijmarkers te maken die overeenkomen met de mesiale, distale, buccale en linguale vlakken.
    10. Klik op Save en sla elke marker op als SLDPRT-bestand.
  5. Assemblage van de basis en AR-markers en bevestiging van ruimtelijke relaties
    1. Klik in de 3D-modelleersoftware op New > Assembly > OK op de homepagina.
    2. Klik op Insert Components en importeer de AR-tracking wasblokbasis, de stabiliserende ondersteuningsstructuur en alle markers voor driedimensionale objecttracking.
    3. Klik op de Mate-functie en pas Coincident, Parallel, Perpendicular of andere koppelingrelaties toe om de ruimtelijke posities tussen de markers en de basis te definiëren.
    4. Klik op Save As, selecteer het STL-formaat en klik op Options in het venster.
    5. Bevestig dat Save all components of an assembly in a single file niet is geselecteerd, klik op OK > Save, en exporteer de individuele STL-componentbestanden afzonderlijk voor modelimport en het instellen van ruimtelijke relaties in de AR-software.

3. 3D-printen en nabewerking van de modellen

OPMERKING: Bij gebruik van de printer en de printparameters die in dit protocol worden beschreven, duurt het printen van een volledige set modellen ongeveer 70 min.

  1. Materiaalkeuze en printerinstelling (Figuur 2C,D)
    1. Gebruik matgrijs polylactide (PLA) filament voor het printen om reflectie te verminderen en herkenning door de AR-camera te vergemakkelijken.
    2. Gebruik een gesloten FDM 3D-printer om de printomgeving te beheersen en de printstabiliteit te verbeteren. Pas de parameters aan op basis van de kenmerken van de printer en het filament.
    3. Importeer het STL-model in de slicing-software. Bepaal de optimale oriëntatie door het model te verplaatsen, te roteren en het printoppervlak te selecteren om printfouten te verminderen.
    4. Configureer de slicing-parameters met behulp van de slicing-software. De parameters kunnen worden aangepast aan de specifieke printer en het materiaal.
  2. Aanbevolen slicing-parameters
    1. Stel de nozzle-diameter in op 0.4 mm, de nozzeltemperatuur op 220 °C en de temperatuur van de bouwplaat op 55 °C. Gebruik een gestructureerde PEI-bouwplaat.
    2. Stel de laaghoogte in op 0.2 mm, de infill-dichtheid op 15% en de printsnelheid op 50 mm/s voor de eerste laag, 200 mm/s voor de buitenwand en 300 mm/s voor de binnenwand.
    3. Schakel automatische tree-supports in wanneer er overhangende structuren aanwezig zijn. Weglaten van supportstructuren indien er geen overhangen zijn. Schakel koeling in.
    4. Kalibreer de printer vóór het printen en controleer de kleur en oppervlaktetoestand van het filament.
  3. Post-processing van geprinte modellen
    1. Verwijder na het printen en afkoelen de bouwplaat en buig deze voorzichtig om het model op natuurlijke wijze los te maken, om zo de oppervlaktestructuur van de bouwplaat te beschermen.
    2. Verwijder de supportstructuren zorgvuldig met een spitnostang. Controleer na het verwijderen van de supports het model op integriteitsproblemen of vervormingen. Als de contactgebieden van de supports ruw zijn, polijst deze dan voorzichtig met schuurpapier of een vijl om de stabiliteit van de basis te verbeteren.

4. AR-softwareconfiguratie en virtueel-reële registratie

OPMERKING: In dit protocol werd augmented reality (AR)-software gebruikt om het standaard digitale tandmodel te importeren en de virtuele-reële overlay te genereren. Een high-definition RGB-camera werd gebruikt om 1080p RGB-beelden vast te leggen met 30 fps. De dieptewaardemetingfunctie van de camera werd niet gebruikt voor tracking of registratie (Figuur 3A,B). Het importeren van de virtuele modellen in de software en het instellen van de modelkleur en transparantie nam minder dan 1 min in beslag. Het registratieproces duurde minder dan 5 s, en real-time navigatie werd onmiddellijk na succesvolle registratie bereikt.

  1. Voorbereiding van de hardware
    1. Zet de computer aan en sluit de high-definition camera aan via een USB 3.0-poort. Bevestig dat de camera door het systeem wordt herkend.
      ​OPMERKING: De kalibratieparameters van de camera waren vooraf gedefinieerd tijdens de softwareontwikkeling en werden gebruikt voor de AR-registratie. Bij subsequent gebruik was geen extra kalibratie vereist. Voor andere AR-systemen moet herhaalde camerakalibratie worden uitgevoerd volgens de systeemeisen.
  2. Modelimport en weergave-instellingen
    1. Open de AR-software.
    2. Klik op Import STL, selecteer de map met de STL-bestanden van het standaard digitale tandomodel en de AR-markermodellen, en importeer de vereiste modellen.
    3. Stel het virtuele tandomodel in op wit om een hoog contrast met het rode wasblok te verkrijgen, en stel de transparantie in op 0,4 om de observatie van de relatie tussen het snijinstrument en de rand van het tandomodel te vergemakkelijken.
  3. Starten van AR-navigatie en registratie
    OPMERKING: Vermijd tijdens de registratie dat de marker wordt afgeschermd door de hand of snijinstrumenten. Als het systeem de marker niet kan herkennen, verwijder dan de obstructie en pas de basis aan zodat de marker opnieuw duidelijk in het gezichtsveld van de camera komt.
    1. Selecteer de AR-marker en klik op Virtual Navigation > Camera Navigation. Selecteer in het pop-upvenster de te gebruiken camera en start de AR-navigatie.
    2. Plaats de fysieke driedimensionale object-trackingsmarker in het midden van het cameragezichtsveld, waarbij een werkafstand van ongeveer 25 cm wordt aangehouden. Gebruik een niet-reflecterende achtergrond en vermijd sterke directe verlichting in het werkgebied om een stabiele markerherkenning te behouden.
    3. Pas de camerahoek aan zodat de optische as ongeveer loodrecht op het markeroppervlak staat of een schuine kijkhoek van ongeveer 30°–45° vormt, waardoor de virtuele markercontour in de software zo nauwkeurig mogelijk in grootte, oriëntatie en positie kan overlappen met de fysieke marker.
      ​OPMERKING: Wanneer de virtuele marker nauwkeurig overlapt met de fysieke marker, herkent het systeem deze automatisch en wordt de registratie voltooid, waardoor real-time tracking mogelijk is. De virtuele markercontour verandert van rood naar groen, waarna het virtuele tandomodel wordt weergegeven volgens de vooraf gedefinieerde ruimtelijke relatie met de marker en stabiel wordt geprojecteerd op de overeenkomstige positie op het wasblok.
    4. Klik op Parameter Settings om de drempelwaarde voor de trackingkwaliteit aan te passen.
      OPMERKING: Deze drempelwaarde wordt gebruikt om de matchingskwaliteit tussen het virtuele model en de werkelijke scène te bepalen; registratie wordt pas als succesvol beschouwd wanneer de feature-matching en de lokalisatiebetrouwbaarheid de vooraf ingestelde drempelwaarde bereiken. In dit systeem werd de drempelwaarde voor de trackingkwaliteit ingesteld op 0,7 op basis van herhaalde preliminaire tests. Deze waarde werd gekozen omdat deze een snelle herkenning mogelijk maakte terwijl stabiele real-time tracking en virtueel-werkelijke registratie behouden bleven. Lagere drempelwaarden maakten markerregistratie eenvoudiger, maar verminderden de registratienauwkeurigheid, terwijl hogere drempelwaarden de moeilijkheidsgraad en de benodigde tijd voor markerregistratie verhoogden.

5. AR-ondersteunde procedure voor het snijden van tanden

  1. Plaats het waxblok van 25 mm × 25 mm × 50 mm in de uitsparing van de AR-trackingsokkel voor het waxblok. Zorg ervoor dat de onderkant van het waxblok volledig tegen de bodem van de uitsparing rust en dat het waxblok stabiel staat.
  2. Start de AR-navigatie. Bepaal het initiële snijgebied en de richting op basis van de overlay tussen het virtuele tandmodel en het waxblok. Draai de sokkel langzaam om het virtuele tandmodel vanuit verschillende kijkhoeken te observeren.
  3. Observeer het virtuele tandmodel vanuit de kijkrichting die overeenkomt met de herkende driedimensionale object-trackingmarker en de aangrenzende oppervlakken. Vermijd het vertrouwen op het tegenovergestelde oppervlak, aangezien dit mogelijk niet stabiel wordt weergegeven wanneer er slechts één marker wordt herkend.
  4. Draai de houder van het waxblok om de mesiale, distale, buccale of linguale driedimensionale object-trackingmarker naar behoefte bloot te leggen. Selecteer in Model Settings de overeenkomstige marker om het weergaveoppervlak te wijzigen.
  5. Pas de kleur en transparantie van het virtuele tandmodel in Model Settings aan, afhankelijk van de fase van de observatie.
  6. Verwijder elke hand of elk instrument dat de marker blokkeert. Als het systeem de marker niet herkent door occlusie of een snelle rotatie van de sokkel, pas dan de positie van de sokkel langzaam aan totdat de marker opnieuw wordt herkend en ga vervolgens verder met het uitsnijden (Figuur 3C,D).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Het AR-ATCS herkende succesvol de driedimensionale objecttrackingmarker op de basis en superponeerde in realtime het virtuele tandmodel stabiel op de corresponderende positie op het wasblok. Het virtuele model gaf de belangrijkste anatomische structuren, morfologische grenzen en oppervlaktecontouren nauwkeurig weer, waaronder de knobbels, fossae en groeven, randwallen, axiale oppervlaktecontouren en de kroonomtrek. Wanneer de basis langzaam werd gedraaid en de trackingmarker onbelemmerd bleef, werd een stabiele registrat...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Het onderwijs in tandheelkundige anatomie is in de loop der tijd geëvolueerd en hanteert een klassiek onderwijskader dat theoretische instructie combineert met praktische training. Een nauwkeurig begrip van de anatomische morfologie van tanden vormt een belangrijke basis voor de klinische orale praktijk, met name bij procedures die betrekking hebben op prothetische behandelingen, endodontische behandelingen, occlusale reconstructie en implantaatrestauratie. Daarom hebben onderzoekers voortdurend nieuwe onderwijsmethoden ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.

Dankbetuigingen

Dit werk werd ondersteund door het Kunming Medical University Team for Diagnosis and Treatment of Complex Craniofacial Malformations (2024XKTDTS08), het Yunnan Provincial Clinical Medical Center Research Project (2024YNLCYXZX0227, 2024YNLCYXZX0229), het Yunnan Clinical Research Center for Oral Diseases (202505AJ310001) en het Yunnan Province High-Level Talent Training Support Plan (YNWR-MY-2020-086).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
3D-scannerSHINING 3DAutoScanEPCG-BD032G26Gebruikt voor driedimensionaal scannen van de standaard wastand.
CameraIntal RealSenseD415Gebruikt voor het verkrijgen van het real-time gezichtsveld voor herkenning van de driedimensionale objectmarker.
Instrument voor het snijden van tandheelkundige wasSnijden van het wasblok.
E3D CMFHunan Liuwei Jinghang Digital Technology Co., Ltd., Hunan, China.https://www.e3d-med.com/AR-navigatiesoftware.
FDM 3D-printerBambu Lab31B8BP631300564Gebruikt voor het vervaardigen van de basis voor de wasblokhouder en de driedimensionale objecttrackingmarker.
Geomagic Wrap3D Systems Corporationversion 2021Gebruikt voor het verwerken van de driedimensionale scandata van de standaard wastand.
PLA-filamentBambu Lab10105Gebruikt voor FDM 3D-printen.
SOLIDWORKS Dassault Systèmesversion 2025Gebruikt voor driedimensionale modellering van de basis voor de wasblokhouder en de objecttrackingmarker.
WasblokOefening in het snijden van tanden.

Referenties

  1. Lone M, McKenna JP, Cryan JF, Downer EJ, Toulouse A. A survey of tooth morphology teaching methods employed in the United Kingdom and Ireland. Eur J Dent Educ. 2018;22(3):e438-e443.
  2. Overskott HL, Markholm CE, Sehic A, Khan Q. Different methods of teaching and learning dental morphology. Dent J (Basel). 2024;12(4):114.
  3. Conte DB, et al. Educational interventions to improve dental anatomy carving ability of dental students: A systematic review. Anat Sci Educ. 2021;14(1):99-109.
  4. Alzer H, Ismail NH, Alsoleihat F. Blended learning with video demonstrations enhances dental students' achievements in tooth carving. Adv Med Educ Pract. 2023;14:1425-1431.
  5. Lim EJ, Kim YS, Im JE, Lee JG. Mobile educational tool based on augmented reality technology for tooth carving: Results of a prospective cohort study. BMC Med Educ. 2023;23(1):462.
  6. Hsu MS, Yeh CL, Cheng SJ, Lin CP. Transforming dental morphology education: The impact of three-dimensional digital simulation on practical skill development. Int Dent J. 2025;75(6):103904.
  7. Abdalla R. Teaching dental anatomy and morphology: An updated clinical- and digital-based learning module. Eur J Dent Educ. 2020;24(4):650-659.
  8. Fayyaz Y, Ali M, Ullah R, Shaikh MS. Applications of 3D-printed teeth in dental education: A narrative review. J Taibah Univ Med Sci. 2024;19(4):816-822.
  9. Elgreatly A, et al. Students' perception of digital waxing software for dental anatomy education. J Oral Sci. 2022;64(2):178-180.
  10. Azuma RT. A survey of augmented reality. Presence: Teleoperators Virtual Environ. 1997;6(4):355-385.
  11. Zafar S, Zachar JJ. Evaluation of HoloHuman augmented reality application as a novel educational tool in dentistry. Eur J Dent Educ. 2020;24(2):259-265.
  12. Bolek KA, De Jong G, Henssen D. The effectiveness of the use of augmented reality in anatomy education: A systematic review and meta-analysis. Sci Rep. 2021;11(1):15292.
  13. Schrenker J, Del Hougne M, Schmitter M, Hohne C. Using augmented reality to enhance wax-up training in dental education: A feasibility study. Sci Rep. 2025;15(1):27633.
  14. Macrì, M., D’albis, G., D’albis, V., Timeo, S., Festa, F. Augmented reality-assisted surgical exposure of an impacted tooth: A pilot study. Applied Sciences. 2023;13 (19):11097.
  15. Dzyuba N, Jandu J, Yates J, Kushnerev E. Virtual and augmented reality in dental education: The good, the bad and the better. Eur J Dent Educ. 2025;29(3):497-515.
  16. Ma L, Huang T, Wang J, Liao H. Visualization, registration and tracking techniques for augmented reality-guided surgery: A review. Phys Med Biol. 2023;68(4):04TR02.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Tandmorfologie3D-tandmodeltraining in tandheelkundige anatomievirtuele objecttrackingcomputervisierestaurerende tandheelkundeendodontische behandeling

Dit artikel is gepubliceerd

Video binnenkort beschikbaar

Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.