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 registratie tussen het virtuele tandmodel en het wasblok behouden. Dit maakte visualisatie van de doelgebonden tandmorfologie vanuit meerdere perspectieven mogelijk, waaronder de buccale, linguale, mesiale, distale en occlusale aanzichten. Deze bevindingen tonen aan dat het systeem een continue driedimensionale visuele referentie biedt die de identificatie van lokale morfologische afwijkingen tijdens het uitkerven van de tand vergemakkelijkt.
Wanneer de trackingmarker gedeeltelijk werd afgeschermd door de hand van de operator of door de freesinstrumenten, of wanneer de basis te snel werd gedraaid, werd de markerherkenning onderbroken, wat leidde tot het verlies van de overlay van het virtuele model. Door de basis opnieuw te positioneren en de obstructie te verwijderen, werd de markerherkenning hersteld en de stabiele virtueel-reële registratie opnieuw vastgesteld, waardoor het frezen kon worden hervat.
Er werd een tweedimensionale analyse van de afwijking van de overlay in het beeldvlak uitgevoerd om de virtuele-reële overlayfout te evalueren. Voor elke registratiepoging werd de camera gefixeerd en werd de basis van het tandsnijwerk met de objecttrackingmarker naar het midden van het gezichtsveld van de camera verplaatst. Wanneer de virtuele contour van de marker ongeveer overlapte met de fysieke contour van de marker, voltooide het systeem automatisch de registratie. Vervolgens werd een tweedimensionaal overlaybeeld vastgelegd. Van elk vastgelegd beeld werden vier hoekpunten van de basis van het tandsnijwerk geselecteerd, en de overeenkomstige fysieke en virtuele coördinaten van deze punten werden genoteerd (Figuur 4). De Euclidische afstand tussen elk fysiek-virtueel puntpaar werd berekend als de tweedimensionale overlayafwijking. Voor elk oppervlak werden 10 herhaalde registratiepogingen uitgevoerd, waarbij in elke poging vier overeenkomstige fysiek-virtuele puntparen werden gemeten. Hierdoor werden per oppervlak 40 puntparen geanalyseerd, wat leidde tot een totaal van 200 puntparen over vijf oppervlakken. Voor de buccale, distale, mesiale en linguale oppervlakken werd de registratie uitgevoerd met de objecttrackingmarker die bij elk oppervlak hoorde. Voor het occlusale oppervlak werd de registratie eerst voltooid met markers op de andere oppervlakken, waarna de basis werd gedraaid om het overlaybeeld van het occlusale uitzicht te verkrijgen. Deze extra rotatie kan hebben bijgedragen aan de grotere afwijking die in dit uitzicht werd waargenomen. De algemene gemiddelde tweedimensionale overlayafwijking was 0,679 ± 0,381 mm, met een RMS-afwijking van 0,778 mm. Het occlusale oppervlak vertoonde de grootste afwijking en variabiliteit, terwijl de buccale, distale, mesiale en linguale oppervlakken kleinere overlayafwijkingen vertoonden (Tabel 1).
Het hier gepresenteerde resultaat van het slijpwerk is verkregen van een enkele student die onlangs een cursus tandanatomie had voltooid en de procedure voor het slijpen van de tand binnen 2 uur had afgerond onder continue begeleiding van de AR-ATCS; daarom vertegenwoordigt de kwantitatieve afwijkingsanalyse data van een enkel monster. De driedimensionale afwijkingsanalyse werd uitgevoerd door het gescande model van de geslepen tand te vergelijken met het standaardtandmodel. Bij een vooraf gedefinieerde tolerantie van ±0,5 mm vielen 52,26% van de oppervlaktepunten binnen dit bereik. De getekende gemiddelde afwijking was 0,1025 mm en de root mean square (RMS) afwijking was 0,7434 mm. De maximale positieve en negatieve afwijkingen waren respectievelijk +1,9275 mm en −1,9272 mm. De kleurgecodeerde afwijkingskaart gaf aan dat de grootste morfologische discrepanties zich voornamelijk concentreerden op het occlusale oppervlak en geselecteerde axiale contourgebieden (Figuur 5). Deze afwijkingswaarden representeren de cumulatieve discrepantie tussen het uiteindelijke geslepen tandmodel en het standaardtandmodel na driedimensionaal scannen en modeluitlijning, in plaats van geïsoleerde metingen van slijpfouten, AR-registratiefouten of scanfouten.
Deze voorlopige resultaten van enkelvoudige monsters ondersteunen de technische haalbaarheid van de AR-ATCS-workflow. Tijdens de geobserveerde procedure voor het uitsnijden van de tand behield het systeem een real-time overlay van het virtuele tandmodel op het fysieke wasblok, waardoor een driedimensionale referentie ontstond voor de tandmorfologie en aanverwante anatomische kenmerken.

Figuur 1: Voorbereiding van het digitale model van de standaard wastand. (A) Driedimensionaal scannen van de standaard wastand. (B) Initiële scandata van de standaard wastand en omliggende structuren. (C) Verwerkt digitaal model van de standaardtand na trimmen en oppervlakteoptimalisatie. (D) Het standaardtandmodel werd uitgelijnd met de virtuele wasblokbasis om de ruimtelijke positie in het AR-systeem te definiëren. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Ontwerp en fabricage van de dragerbasis van het wasblok. (A) Driedimensionaal ontwerpmodel van de dragerbasis van het wasblok en de afzonderlijk ontworpen driedimensionale marker voor objecttracking. (B) Opstelling van de ruimtelijke relatie tussen het digitale model van een standaardtand en de dragerbasis van het wasblok. (C) De 3D-geprinte dragerbasis van het wasblok met de afzonderlijk geprinte marker voor objecttracking. (D) Het wasblok is gemonteerd op de 3D-geprinte dragerbasis voor het daaropvolgende AR-ondersteunde tandsnijwerk.)

Figuur 3: Workflow van tandhouwen met ondersteuning van augmented reality. (A) Interface van de augmented reality-navigatiesoftware waarop het geïmporteerde digitale model van een standaardtand en een driedimensionale object-trackingmarker worden getoond. (B) Na het herkennen van de driedimensionale objectmarker op de basis, projecteert het systeem het virtuele standaardtandmodel in realtime over de bijbehorende positie van het fysieke wasblok. (C) Het initiële tandhouwen wordt uitgevoerd onder AR-begeleiding, waarbij het virtuele tandmodel als driedimensionale morfologische referentie dient. (D) Fijne aanpassing van lokale anatomische structuren, waaronder cuspiden, fossae en groeven, marginale richels en axiale oppervlakcontouren, wordt uitgevoerd onder AR-begeleiding. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Meting van de afwijking in de tweedimensionale overlay van het beeldvlak na AR-registratie.Na automatische AR-registratie werd een tweedimensionaal overlay-beeld vastgelegd. P1–P4 geven de vier hoekpunten aan die zijn geselecteerd op de fysieke basis voor het tandsnijwerk, en P1′–P4′ geven de bijbehorende referentiepunten aan die zijn geselecteerd op de virtuele overlay. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5: Driedimensionale afwijkingsanalyse van het gesneden tandmodel vergeleken met het standaard tandmodel.Driedimensionale afwijkingskaarten worden getoond vanuit het buccale aanzicht (A), linguale aanzicht (B), occlusale aanzicht (C), mesiale aanzicht (D) en distale aanzicht (E). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Oppervlak | Puntparen, n | Gemiddelde ± SD (mm) | RMS (mm) | Min (mm) | Max (mm) |
| Buccaal vlak | 40 | 0.711 ± 0.226 | 0.745 | 0.235 | 1.174 |
| Distale zijde | 40 | 0.489 ± 0.156 | 0.513 | 0.146 | 0.913 |
| Mesiale zijde | 40 | 0.510 ± 0.207 | 0.549 | 0.194 | 0.856 |
| Linguaal vlak | 40 | 0.540 ± 0.262 | 0.599 | 0.181 | 1.098 |
| Occlusaal vlak | 40 | 1.145 ± 0.494 | 1.245 | 0.27 | 2.401 |
| Algemeen | 200 | 0.679 ± 0.381 | 0.778 | 0.146 | 2.401 |
Tabel 1: Tweidimensionale afwijking van de overlay in het beeldvlak van AR virtueel-reële registratie.