Количественное измерение износа является методом, приобретающим все большее значение при измерении прогрессирования износа зубьев. Здесь мы описываем протокол, его точность и его внутри- и межрейтерную точность для получения и наложения повторных in vivo сканированных зубных рядов у пациентов с умеренным и тяжелым износом, сообщая об измерениях как высоты, так и объема.
Методическая статья
Точность количественного измерения износа зубов In vivo с помощью внутриротового сканирования
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Количественное измерение износа представляет все больший интерес для измерения прогрессирования износа зубов. Тем не менее, большинство исследований по количественному измерению износа были сосредоточены на моделировании износа или сканированных гипсовых слепках. Был разработан протокол 3D-анализа износа (3DWA), который анализирует износ зубов in vivo с помощью внутриротовых сканеров, доступных для стоматологов. В этом исследовании исследовалась точность протокола 3DWA для измерения износа через максимальные потери высоты (мм) и изменение объема (мм3). Данные наблюдений за проспективным износом у 55 пациентов были проанализированы после интервалов 0-1-, 0-3 и 0-5 лет для определения скорости износа, а удобные образцы были выбраны для проверки точности протокола на зубных рядах, сканируемых дважды за один присест, и его внутри- и межрейтерной точности на сканировании с интервалами 0-3 и 0-5 лет. Сканирование производилось с помощью внутриротовых сканеров (IOS) и накладывалось с помощью программного обеспечения для 3D-измерений. Были проведены Т-тесты для определения структурной и случайной погрешности, а для интерпретации ошибки были рассчитаны усеченные диапазоны. Для точности протокола разность средних значений составляла 0,015 мм (-0,002; 0,032, p = 0,076) для высоты и -0,111мм3 (-0,250; 0,023, p = 0,101) для объема. Погрешность измерения дубликата составила 0,062 мм для высоты и 0,268 мм3 для объема. Измерения высоты были достаточно точными, чтобы измерить износ через интервалы 0-3 или 0-5 лет; однако измерения объема были подвержены процедурным ошибкам и чувствительности оператора. Протокол 3DWA достаточно точен, чтобы адекватно измерять потерю высоты зубов через интервалы не менее 3 лет или у пациентов с прогрессированием тяжелого износа, но он не подходит для измерения объемных изменений.
Введение
Ношение зубов, хотя и не опасно для жизни, может негативно повлиять на качество жизни пациентов, как физиологически, так ипсихологически1. Это может повлиять на жевательную и эстетическую функцию, а также на качество жизни. Тяжесть воздействия зависит от этиологии, прогрессирования и проявления износа и может сильно различаться между пациентами2. Ожидается, что влияние износа зубов увеличится в будущем из-за увеличения продолжительности жизни человека, изменения образа жизни и людей, сохраняющих свои естественные зубы дольше3. Поэтому диагностика износа зубов и количественная оценка прогрессирования износа зубов имеет все большее значение для обеспечения ухода за пациентами.
Несмотря на важность измерения износа зубов, in vivo количественные данные об абсолютном количестве износа зубов скудны. Выводы о прогрессировании износа зубов часто противоречивы из-за больших различий в используемой методологии. Несколько исследований показали относительно низкие показатели прогрессирования у пациентов с физиологическим износом, с заявленной потерей роста от 11 до 29 мкм в год и потерей объема около 0,04 мкм3 в год 4,5,6. В случаях прогрессирующего износа зубов или существующих парафункциональных привычек были обнаружены гораздо более высокие показатели прогрессирования, от 68 до 140 мкм в год 7,8,9. Эти измерения были основаны на гипсовых слепках и гипсовых литых матрицах и выполнялись либо с помощью различного программного обеспечения для сканирования и 3D-вычитания, либо микроскопов. Поскольку эти методы недоступны или не практичны в стоматологической практике, они еще не подходят для использования в клинической помощи. Тем не менее, внутриротовое 3D-сканирование быстро становится доступным в общей стоматологической практике, с преимуществами как для пациента, так и для оператора в отношении скорости и комфорта использования, в сочетании с простым хранением и обменом данными10. 3D-данные также могут быть использованы для количественного измерения износа, при котором накладываются сканы зубов или челюстей и измеряется разница между сканированиями. Это обеспечивает количественный вариант измерения прогрессирования потери материала зуба в высоту или объем 11,12.
Выводы о точности (близости согласия между реплицированными измерениями) и точности (разница между измеренной величиной и ее истинным значением) были переменными при использовании сканеров для обнаружения и измерения износа. Количественное измерение износа, как сообщается, является трудоемким методом с часто неизвестной или недостаточной точностью и точностью, особенно при минимальном износе 13,14. Другие сообщили, что внутриротовые сканеры достаточно точны для обнаружения и мониторинга износа зубов, при этом наложенные опорные области (наиболее подходящие) и настройки программного обеспечения значительно влияют на исход15,16.
Для поиска наилучшего соответствия были использованы различные методы: 1) выравнивание ориентиров на основе таких ориентиров, как мягкие ткани, соседние неповрежденные зубы и альвеолярные процессы, 2) стандартное выравнивание наилучшего соответствия с помощью программного обеспечения, сводящее к минимуму ошибку расстояния между облаками данных, или 3) эталонное выравнивание наилучшего соответствия с наилучшим соответствием, выполненным на выборе областей, выбранных оператором. Было обнаружено, что эталонное выравнивание наилучшей посадки имеет высочайшую точность и точность15,17. Исследования показывают, что точность и точность количественного измерения износа увеличивается, когда сравниваются более мелкие структуры, такие как одиночные зубы, вместо полной дуги18,19. Внедрены две автоматизированные системы, использующие 3D-сканирование и количественное измерение износа для контроля износа; один из них был протестирован в условиях in vitro на укороченных дугах или одиночных зубах, в то время как другой показал некоторые перспективы использования in vivo для объемных измерений по сравнению с лабораторно отсканированными слепками 20,21,22. Большинство из этих исследований точности и точности основаны на отсканированных слепках или имитации износа in vitro и, следовательно, нелегко перевести на клинические результаты. Таким образом, поиск клинически осуществимого протокола для выполнения количественных измерений износа после внутриротового сканирования in vivo будет жизненно важным следующим шагом в мониторинге износа зубов15.
В Медицинском центре Университета Радбуда в Неймегене, Нидерланды, был разработан протокол 3D-анализа износа (3DWA) с использованием программного обеспечения для 3D-измерений для измерения износа зубов in vivo с использованием внутриротового сканера у пациентов с умеренным и тяжелым износом зубов. Поскольку измерить точность in vivo практически невозможно, эта статья посвящена определению точности протокола 3DWA. В частности, это исследование направлено на 1) описание точности сканера и процесса сканирования (получения) и последующего наложения путем наложения двух сканов одного и того же зубного ряда, полученных в одном сеансе (протокольная точность). Кроме того, протокол 3DWA был протестирован на 2) внутри- и 3) межрейтерную точность при измерении прогрессирования износа как по высоте (мм), так и по объему (мм3) на сканировании, выполненном с интервалом 0-3 или 0-5 лет. Сканирование проводилось внутри перорально у пациентов с умеренным и тяжелым износом, а количественное измерение износа проводилось с использованием протокола 3DWA.
Чтобы проверить соглашение между оценщиками с различными типами обучения, были отобраны и обучены три оценщика. Оценщик 1 был аспирантом, который прошел обширную подготовку по выполнению протокола 3DWA и имел 1-летний опыт работы над анализом сканов перед самостоятельным выполнением выбранных дубликатов измерений. Rater 2 был студентом последнего курса магистратуры, которому дали протокол и объяснение программного обеспечения, а затем выполнили протокол независимо. Оценщица 3 была студенткой-стоматологом магистратуры, которая получила протокол, объяснение программного обеспечения и две 3-часовые тренировки, после чего самостоятельно выполнила протокол дублирования измерений. Оценщики не имели клинической информации о субъектах, кроме сканирования до анализа. Сканы были анонимизированы и закодированы перед анализом исследователями, отличными от оценщиков. При анализе и измерении износа зубов старые аннотации от предыдущих оценщиков были скрыты перед анализом в программном обеспечении. Измерения от разных оценщиков были первоначально сохранены в разных файлах.
Группа из 55 пациентов была включена из более крупного проспективного обсервационного исследования прогрессирования износа зубов проекта Radboud Tooth Wear Project на кафедре стоматологии Медицинского центра Университета Радбуда в Неймегене (Нидерланды). Эти пациенты были отсканированы при приеме, 1-летнем отзыве, 3-летнем отзыве и 5-летнем отзыве. Описательная статистика имеющихся сканирований из группы из 55 пациентов была рассчитана относительно износа зубов после 0-1-, 0-3- и 0-5-летних интервалов по высоте (мм) и объему (мм3) для сравнения и интерпретации результатов анализа точности износа зубов с точки зрения клинической значимости.
Чтобы рассчитать точность протокола, два пациента были случайным образом выбраны из вышеупомянутой выборки из 55 и попросили разрешения на сканирование зубного ряда дважды с 15-минутным перерывом вместо одного раза на приеме отзыва. Затем протокол 3DWA был выполнен оценщиком 1. Из-за большого количества измерений высоты и объема на двух зубных рядах (соответственно 65 для высоты и 16 для объема на зубной ряд) это было сочтено удовлетворительным для надежной оценки точности. Для расчета точности в пределах одного оценщика (intra-rater: rater 1) один пациент был выбран с умеренным износом и повторен через 1 месяц. Для расчета точности между оценщиками (интер-оценщики: оценщики 1, 2 и 3) была выбрана удобная выборка из четырех пациентов, причем у двух пациентов была умеренная степень тяжести, а у двух пациентов наблюдалось тяжелое прогрессирование износа. Интервалы между выбранными сканированиями составляли либо 3, либо 5 лет. Результаты между оценщиками были рассчитаны, сравнивая оценщик 1 с оценщиком 2 и оценщиком 1 с оценщиком 3.
Протокол
Получено институциональное этическое одобрение протокола (код АБР: NL31401.091.10).
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующие шаги описывают протокол 3DWA.
Рисунок 1: Визуальное представление ступеней для наложения и количественного измерения износа. Эта цифра была изменена по сравнению с K. Ning et al.23. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
1. Приобретение
ПРИМЕЧАНИЕ: Для сканирования зубных рядов использовалась следующая процедура.
- Изолируйте зубной ряд с помощью втягивающих средств для губ, сухих подушечек и кудрявых выталкивателей слюны.
- Слегка припудрите зубной ряд перед сканированием, если это необходимо для используемого внутриротового сканера.
- Отсканируйте зубной ряд в соответствии с инструкциями производителя. Обратитесь к Таблице материалов для используемых продуктов.
2. Наложение
ПРИМЕЧАНИЕ: Для измерения наложения и количественного износа использовалась следующая процедура.
- Откройте программное обеспечение 3D (см. Таблицу материалов). Откройте (или импортируйте) старое и новое сканы (STL-/PLY-файл) верхней и нижней челюстей.
- Выберите разделенные зубы.
- Выберите сканирование, а затем используйте Lasso Selection и Select Through , чтобы выбрать зуб. Сохраните отделенный зуб с помощью инструментов > > «Новый объект из выделения». Выберите Копировать и вставить и присвойте объекту имя (например, 17_2016_Original).
- Повторите эту процедуру для каждого зуба верхней и нижней челюстей, а также для старого и нового сканирования. Перед выбором нового зуба сначала отмените выбор ранее выбранного зуба (нажмите на правую кнопку мыши, а затем на Очистить все).
- Выберите конкретный зуб в Model Manager (например, 17_2016). Изменить Выбрать насквозь с Выбрать видимым. С помощью инструмента «Лассо » выберите мягкие области и области контакта и удалите (щелкните правой кнопкой мыши > «Удалить» или нажмите кнопку «Удалить » на клавиатуре) эти части. Повторите это для всех отдельных зубов.
- Рассчитайте наилучшую посадку на зуб.
- Выберите в диспетчере моделей старое сканирование и (щелкнув правой кнопкой мыши) установите его как Set Reference. Аналогичным образом установите для нового сканирования значение Set Test. Выберите сканирование ссылки и на вкладке Выравнивание выберите Выравнивание по наилучшему соответствию, установите для параметра Устранение отклонения значение 1, нажмите кнопку Применить, а затем ОК.
- Проверьте качество наилучшей посадки. Перейдите в раздел Анализ > выделение через объект и создайте пересечение перпендикулярно поверхности от щечной до небной стороны. Нажмите кнопку Вычисления. Поперечное сечение обоих сканов (красная и черная линии) станет видимым. Проверьте, правильно ли установлено значение «Наилучшее соответствие» и что новое сканирование не имеет суперпозиции (выше) по сравнению со старым сканированием.
- Нажмите OK , чтобы вернуться к сканированию.
ПРИМЕЧАНИЕ: При желании, возможно, потребуется улучшить наилучшую посадку, когда области со слишком большим износом мешают получению правильной наилучшей посадки. Этот шаг описан в пункте 2.3.3.1.- Отмените выделение областей на старом и новом сканировании с серьезной потерей материала с помощью инструмента «Лассо ». Выберите области, если это возможно, по крайней мере на трех поверхностях (буккально-палатинальная/лингвально-окклюзионная). Повторите этапы 2.3.1–2.3.3.
- Выберите Анализ > 3D Сравнить , чтобы создать цветную модель износа. Для того чтобы получить износ граней в виде отрицательных значений в результатах, выполните следующие действия.
- Измените спектр следующим образом: Цветовой сегмент: 21; Макс. Критический: 0,2 мм; Макс. Номинальный: 0,02 мм; Мин. Номинал: -0,02 мм; Минимальный критический: -0,2 мм; Знаки после запятой: 3.
- Нажмите Применить , а затем ОК. Результат 3D-сравнения представлен в менеджере моделей.
ПРИМЕЧАНИЕ: Уменьшение высоты (износ) показано синим цветом, а увеличение высоты - желто-красным цветом. Поверхности без изменений отображаются зеленым цветом. Поверхности, которые программное обеспечение не смогло вычислить из-за серьезных потерь, показаны серым цветом. В этом случае вместо шага 3.1 следует шаг 3.2.
3. Количественное измерение износа: высота
- Измерьте вертикальную потерю высоты.
- Нажмите на Установить результат на установленном и сравниваемом зубе. Перейдите в раздел Создание заметок на вкладке Анализ . Измените радиус отклонения на 0,1 мм. Выберите область с наибольшим количеством износа (самая темно-синяя точка) и нажмите OK , чтобы вернуться к сканированию.
- Используйте функцию «Редактировать спектр», чтобы повысить или уменьшить значение параметра «Максимальный критический», когда самая темно-синяя область слишком велика, чтобы определить точку наибольшего износа. Он меняет цвет, в результате чего получается одна четкая точка самого темно-синего цвета.
- Экспортируйте значение из Аннотации о точке наибольшего износа в систему данных.
- Определите вертикальные потери материала на 2D-изображениях с помощью 2D-измерений (метод 2D-сравнения).
- Установите старое сканирование в качестве эталонного сканирования, а новое сканирование в качестве тестового сканирования.
- Сделайте несколько поперечных сечений (Анализ > Секция через объект > Вычисление > OK) на местоположениях/куспидах с наибольшими потерями материала (используйте результат 3D-сравнения для определения местоположения).
- Щелкните Тестовое сканирование, а затем выберите 2D-измерения на вкладке Анализ . В элементе управления представлением выберите поперечное сечение, показывающее наибольшую разницу высот в измеряемой области.
- Выберите Parallels для параметра Тип измерения.
- В разделе Выбор методов нажмите кнопку Тест. Сделайте отметку на тестовом сканировании в месте наибольшего износа, затем нажмите на REF в методах выбора и сделайте отметку на эталонном сканировании. Нажмите на одну выбранную точку (наибольшее количество износа), чтобы получить результат и экспортировать его в систему данных, а затем нажмите OK.
4. Количественное измерение износа: объем
- Подстригите зубы
- Выберите зуб для сравнения. Щелкните правой кнопкой мыши на сканировании, а затем выберите Дубликат , чтобы сделать копии старого и нового сканов измеряемого зуба. Удалите автоматизации из копии, выбрав Автоматизации, щелкнув ее правой кнопкой мыши и выбрав команду Удалить. Выберите как копии старого, так и нового сканирования зуба.
- Перейдите в раздел Полигоны и выберите Обрезать плоскостью. Обрежьте межзубные области, а затем области шейки матки, создав пересечения, оставив только закрытую окклюзионную поверхность. Обрезка путем рисования перекрестка, в результате чего выделенная область выделена красным цветом, а синяя невыделенная область разделена перекрестком.
- Нажмите «Плоскость пересечения», «Удалить выделение», а затем «Закрыть пересечение» и «ОК », чтобы отрезать выбранную область на межзубной и шейной поверхностях и создать закрытый объем. При необходимости сначала переверните выбранную область, если программное обеспечение выбирает окклюзионную сторону для удаления.
ПРИМЕЧАНИЕ: В случае появления ошибки "перекресток не может быть закрыт" , в выбранном перекрестке есть отверстие, препятствующее его закрытию. Немного отрегулируйте выбранный перекресток, чтобы решить эту проблему.
- Закройте оставшиеся (небольшие) отверстия.
- Закройте небольшие отверстия в сканировании, выбрав Заполнить все. Выбранные отверстия помечаются зеленой каймой, и после заполнения они становятся красными.
- Если слишком много или слишком большие отверстия, препятствующие измерению объема, исключите зуб.
- Измерьте объемы обоих объектов.
- Перейдите в раздел Анализ > Вычислительный том. Если объем равен 0, то это означает, что в объекте все еще присутствует отверстие.
- Экспортируйте значения старого и нового томов в предпочитаемую систему данных.
5. Статистический анализ
- Рассчитайте точность протокола с помощью Т-теста с одним образцом, определив структурную и случайную погрешность как для высоты (мм), так и для объема (мм3).
ПРИМЕЧАНИЕ: Случайная погрешность имеет нулевое среднее значение и называется ошибкой дублирования измерения (DME). Поскольку DME присутствует дважды в повторных измерениях, DME был рассчитан как стандартное отклонение различий, деленное на √2. - Рассчитайте внутреннюю и межточную точность с помощью парного Т-теста, из которого сообщается о корреляции, структурной погрешности и DME.
- Чтобы визуализировать соглашение, получите Бланд-Альтман и скрипичные сюжеты.
- Чтобы сравнить и интерпретировать результаты, используйте обрезанные диапазоны (P90 минус P10), рассчитанные из большей группы из 55 пациентов в отношении износа зубов после 0-1-, 0-3- и 0-5-летних интервалов для высоты (мм) и объема (мм3).
ПРИМЕЧАНИЕ: Эти диапазоны были слегка урезаны, чтобы подчеркнуть диапазон более нормальных или менее нормальных наблюдений, тогда как полный диапазон будет определяться очень конкретными наблюдениями.
Результаты
В ходе анализа данных была измерена максимальная разница высот между окклюзионными поверхностями. Для моляров измеряли три или четыре куспида, а для премоляров измеряли два куспида. Для верхнечелюстных передних зубов измеряли резцевую кромку и небную поверхность, а для нижнечелюстных передних зубов измеряли резцовый край. Это привело к максимальному количеству измеренных мест на один зубной ряд. Разница в объеме окклюзионной поверхности измерялась только на задних зубах, в результате чего было проведено максимум 16 наблюдений на зубной ряд.
Были исключены зубы с реставрациями более чем на 75% измеряемой поверхности, а также третьи моляры. На поверхностях с частичными реставрациями измеряли высоту по материалу зуба. Перепады высоты, явно вызванные артефактами, такими как скопление слюны, были либо исключены в качестве поверхности, либо измерение проводилось в другом месте на поверхности. Другими причинами исключения поверхностей или зубов были отсутствие зубов, наилучшее соответствие было недостаточным или данные были неполными (большие пробелы в сканировании). Отрицательные исходы (обратный износ или «рост», что клинически невозможно) на включенных зубах и поверхностях не использовались для дальнейшего статистического анализа, за исключением расчета точности протокола, для которого были отмечены различия, как отрицательные, так и положительные.
Таблица 1: Результаты анализа точности измерений износа зубьев по высоте и объему. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Точность: структурные различия
Данные для точности протокола были визуализированы в скрипичных графиках (рисунок 2 и таблица 1). Данные для внутри- и межрейтерной точности были визуализированы на графиках Бланда Альтмана (рисунок 3 и таблица 1). Для высоты была обнаружена статистически значимая разница между R1 и R3, которая клинически не значима, как видно из всего доверительного интервала (ci), близкого к 0. Что касается объема, важно отметить, что для внутрирейтинговой точности 50% измеренных зубов должны были быть исключены из анализа из-за отрицательных измерений (например, «рост»), указывающих на неработоспособность.
Рисунок 2: Скрипичные графики для (A) высоты (мм) и (B) объема (мм3) для точности протокола. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Графики Бланда Альмана для (A,D) внутрирейтинговой и (B,C,E,F) межрейтинговой точности для высоты (B-C) и объема (E-F). Непрерывная линия указывает на разницу средних, а пунктирные линии указывают на пределы согласия. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Точность: случайная ошибка
Что касается DME для высоты, существуют аналогичные DME для точности протокола и межрейтинговой точности и гораздо более низкий DME для внутрирейтинговой точности. Корреляция была высокой и аналогичной для межрейтинговой точности, очень высокой для внутрирейтинговой точности и не могла быть рассчитана для точности протокола. Тренировки, казалось, имели небольшой эффект при взгляде на DME и корреляцию для роста. Что касается объема, существовали большие различия между точностью протокола, межрейтинговой точностью и внутрирейтинговой точностью.
Чтобы интерпретировать структурные и случайные различия, описанные в таблице 1, важно знать диапазон измерений высоты и объема, которые следует ожидать через несколько лет у пациентов с умеренным и тяжелым износом, которые описаны в таблице 2.
Таблица 2: Урезанные диапазоны, полученные из большей группы пациентов с интервалами 0-1-, 0-3 и 0-5 лет, а также разница средних и DME, выраженные в процентах от обрезанного диапазона. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Интерпретация результатов:
Сравнение результатов по высоте с обрезанным диапазоном износа, наблюдаемым в группе из 55 пациентов с умеренным и тяжелым износом зубов, дало небольшие структурные различия (разница средних) для всех интервалов и всех тестов. Для DME были большие различия между 0-1- и 0-3- или 0-5-интервалами для всех тестов, что указывает на то, что для коротких интервалов (ограниченная прогрессия износа) протокол недостаточно точен, но для более длинных интервалов (или более высоких скоростей прогрессирования износа) точность адекватна.
Для объема структурные различия были небольшими на всех интервалах, за исключением результатов, сравнивающих рейтинг 1 и рейтинг 3. Для DME существовали большие различия между 0-1- и 0-3- или 0-5-интервалами для всех тестов. Несмотря на хорошие результаты для точности протокола, были большие различия между операторами, большое количество выбросов и многие зубья исключены из-за измеренного «роста», что указывает на плохую производительность протокола в отношении объема, даже для более длительных интервалов.
Разница между точностью протокола и внутриточностью обусловлена различиями в методе; для расчета точности протокола зубы сканировались в том же сеансе. Между сканированиями не происходило износа, что привело к отличной наилучшей посадке. Поэтому точность высоты определялась в основном каплями слюны и сканирующим порошком, создающими крошечные шипы, вызывающие большой перепад высот при измерении самой высокой точки на поверхности (рисунок 4). Для расчета внутрирейтингового соглашения использовались сканы с 5-летним интервалом между ними, что приводило к наличию износа, что увеличивает сложность выполнения наилучшей посадки. Однако измеряли только износ и подозревали остатки слюны/порошка или участки с возможными реставрациями или вспыхиванием (искажение на сканируемых краях зуба; Рисунок 5) их удалось избежать, тем самым повысив точность.
Поскольку объем рассчитывается для всей окклюзионной области, а не по локализованным измерениям, на него гораздо меньше влияют случайные капли слюны, чем высота при измерении протокольной точности. Ожидается, что внутренняя точность будет ниже, чем протокольная точность для объема, поскольку на нее влияет процедура наилучшей подгонки, которая, в свою очередь, затрудняется из-за износа, происходящего между сканированиями. Это влияет на всю окклюзионную область зуба, и, кроме того, области со слюной, порошком, реставрациями и вспыхиванием не могут быть отменены или проигнорированы в отличие от измерения высоты. Тем не менее, результаты для внутрирейтинговой точности и протокольной точности для объема были сходными из-за одного выброса, уменьшающего точность протокола.
При анализе данных о росте прогрессирования износа, сравнивая оценщик 1 с оценщиком 2, стало ясно, что для высоты группу выбросов можно отнести к двум факторам: 1) измерения на зубах с сильным износом были сделаны методом 2D Compare (Шаг 3.2), вместо 3D-сравнения (Шаг 3.1), и 2) набор измерений был неправильно сделан на объединенной слюне, который был ошибочно принят за износ по рейтингу 2 (рисунок 6). Поэтому данные были разделены на 3 группы и проанализированы отдельно: «слюна», «нормальная» и «2D-сравнение» (рисунок 6А). Оценщик 3 (обученный) не проводил измерений слюны, доказывая, что обучение было успешным в этом отношении (рисунок 6B).
При сравнении высот из аннотаций («нормальных») и ручных 2D-измерений (2D Compare) для оценщика 1 «нормальные» измерения имели среднюю разницу высот 0,132 мм, при N = 223, стандартном отклонении 0,112 и диапазоне: -0,001; 0,847, а измерения 2D Compare имели среднюю разницу высот 0,557 мм, при N = 5, стандартное отклонение 0,160 и диапазон: 0,351; 0,743, указывая, что измерения 2D Compare находились в более высоком диапазоне с более высоким стандартным отклонением, чем нормальные измерения.
Рисунок 4: Пример шипов слюны на зубах без износа (резцовые желтые области) и износа, вызванного артефактами (лингвальная синяя область, указывающая либо на вспыхивание, либо на удаление конкремента). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5: Пример скопления слюны в трещинах (синий) и шипа слюны (красно-оранжевый) на мезио-небной и щечной куспидах. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6: Точечные графики для измерения изменений высоты с цветными точками, обозначающими группы измерений («слюна», «нормальная» и «2D Сравнение»). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Обсуждение
Протокол критических шагов:
Было показано, что протокол 3DWA обеспечивает точные измерения высоты с отличными меж- и внутрисогласованными. Однако для измерения объема протокол не подходит. Основными факторами, определяющими точность как захвата, так и наложения, были изоляция во время сканирования и нахождение наилучшего соответствия при наложении. Наложение является простым, если зубы не изменились, но становится все более трудным при прогрессировании износа, особенно если износ не легко локализуется, но включает в себя большие участки поверхности.
В клинической ситуации отрицательный износ (рост) может быть просто проигнорирован, как это было сделано в этом исследовании, так как это невозможный результат. Ошибки сканирования, такие как капли слюны, толщина порошкового покрытия или сжигание, являются проблематичными даже в неизменных зубах и не всегда могут быть легко обнаружены, что способствует погрешности измерения.
Модификации и устранение неполадок метода
Выполнение процедуры наилучшей посадки
При выполнении процедуры наилучшей подгонки зубов с износом алгоритм за среднеквадратичным значением (RMS) всегда будет делать среднее расстояние между точками в сетке максимально близким к нулю. В зубах с прогрессированием износа это может привести к уменьшению расстояния в областях с износом и увеличению областей без или с меньшим износом. Это приведет к недооценке износа поверхностей с износом. Поскольку это популяция с умеренным и сильным износом, выполнение стандартного выравнивания наилучшей посадки с последующим отменой выбора окклюзионных областей с четкими гранями износа и повторение выравнивания наилучшей посадки почти всегда приводило к лучшей посадке по сравнению со стандартным выравниванием наилучшей посадки, что также подтверждается предыдущей литературой15,17 . Важно, чтобы только окклюзионные поверхности с износом не выбирались таким образом, чтобы для наилучшей процедуры подгонки было доступно как можно больше корональных поверхностей, далее называемой «модифицированной техникой подгонки на основе эталонов»22. Трудности с получением наилучшего соответствия в этой популяции объясняют разницу в точности между измерениями высоты и объема. Если процедура наилучшей посадки приводит к несовершенному выравниванию, это повлияет на разницу в объеме зуба относительно больше, чем измерения высоты. Кроме того, мест с артефактами, такими как слюна, можно избежать при измерениях высоты, но не при измерениях объема.
Выбор точки наибольшего износа
Некоторые выбросы остались, несмотря на обучение, вызванные различными факторами, такими как разногласия из-за неясной анатомии, износа или реставрации, и не были предотвращены путем корректировки протокола. Точка улучшения была достигнута путем редактирования цветового спектра, изображающего износ, который показан в виде синей области. Изменяя спектр, темно-синие области износа могут быть уменьшены до самой темно-синей точки, точно определяя местоположение с наибольшим количеством износа, что снижает чувствительность оператора при выборе места наибольшего износа.
Измерение объема в сравнении с высотой измерения
Точность измерений объема была недостаточной для клинического измерения износа зубов. Это связано, во-первых, с вышеупомянутым вопросом относительно наилучшего соответствия. Небольшое отклонение в посадке может привести к большой разнице между наложенными зубами. Во-вторых, слюна, реставрации, порошок и другие возможные артефакты измеряются программным обеспечением как изменения в объеме, хотя они не являются фактическим износом. В-третьих, выбор поверхности для объемных изменений может зависеть от размера зуба, формы и сканируемых поверхностей. В-четвертых, программный алгоритм может быть слишком неточным при заполнении отверстий или расчете объема, чтобы точно обнаружить изменения объема. Поскольку расчет изменения объема выполняется автоматически после выполнения наилучшего соответствия, неточность измерений объема не привела к изменениям протокола, кроме улучшения наилучшего соответствия. Теоретически измерение объемных изменений было бы предпочтительным, поскольку на объемные изменения не влияют выбросы в отдельных точках данных или большие участки площади, которые не изменяются в результате износа, как измерения высоты12,17. Однако объемные изменения зависят от размера зуба, что следует учитывать при сообщении об объемном изменении15. Кроме того, измерение высоты может быть полезно для получения хорошего впечатления о процессах износа на поверхности. Для будущих исследований жизненно важно сосредоточиться на методах точного измерения как высоты, так и объемных изменений для определения прогрессирования износа зубов.
Сильные и слабые стороны протокола
Этот протокол основан на воспроизводимом методе стула; таким образом, результаты переводятся в то, что клиницисты могли бы ожидать при поиске метода мониторинга износа с использованием внутриротовых сканеров. Было доказано, что протокол 3DWA является точным, и, кроме того, уровни износа, обнаруженные у пациентов с более высокой и более низкой прогрессией износа (таблица 2), были аналогичны тем, которые встречаются в литературе, предполагая высокую точность, а также 4,5,7,8,9.
Ограничения также являются ограничениями, с которыми столкнется клиницист: факторы, связанные с пациентом, такие как ограниченное открытие рта, наличие слюны или сканирующего порошка (в зависимости от типа сканера) и возможные артефакты сканирования или ошибки программного обеспечения, приводящие к случайной ошибке (62 мкм на поверхностном уровне), что довольно существенно по сравнению с количеством износа, которое можно было бы ожидать через год у пациентов с тяжелым износом зубов (между 68-140 мкм в год). или у пациентов с физиологическим износом около 30 мкм в год 4,5,6,7,8,9. Тем не менее, погрешность измерения дублирования становится гораздо менее значительной, когда диапазон износа увеличивается, либо из-за более длительного интервала, либо из-за более серьезного и быстро прогрессирующего износа зубов. Во-вторых, в исследовательских целях измерения могут быть повторены для снижения DME. В-третьих, сканеры и сканирующие системы постоянно пересматриваются и обновляются, и ожидается, что точность в будущем будет только увеличиваться, что создает больше возможностей для точных измерений высоты и объема.
Хотя протокол 3DWA предоставляет полезную и надежную информацию о прогрессировании износа зубов в исследованиях, он, вероятно, все еще слишком трудоемкий и дорогостоящий для применения в стандартной клинической помощи. Программное обеспечение, необходимое для количественного измерения износа, недоступно для исследователей, не говоря уже о стоматологах10. Сравнение полных зубных рядов может занять от 3 до 6 ч, в зависимости от опыта оценщика и тяжести износа. Поэтому авторы считают, что жизненно важным следующим шагом в улучшении ухода за пациентами является автоматизация этого проверенного протокола 3DWA, что сделает его более эффективным по времени и затратам. Различные подходы, такие как использование индексных зубов вместо измерения всех зубов и выступов для определения прогрессирования износа, также могут быть использованы13.
Значение метода по отношению к существующим/альтернативным методам
Этот протокол предоставляет более количественные, объективные и точные данные о прогрессировании износа зубов по сравнению с более часто используемыми количественными методами, такими как индекс износа зубов (TWI), система оценки износа зубов (TWES) или базовое эрозионное обследование износа (BEWE) 24,25,26. Это первое исследование, проведенное на всех прямых сканированиях in vivo без использования лабораторных сканеров или отсканированных оттисков для оценки износа. В этом исследовании была обнаружена адекватная точность протокола и отличная внутрирейтинговая точность при измерении высоты. Между оценщиками была лишь небольшая разница, которая не приводила к тому, что пациенты были неправильно диагностированы как имеющие стабильный или прогрессирующий умеренный или тяжелый износ. Этот метод не смог обеспечить точные измерения объемных изменений, которые, как утверждалось в предыдущих исследованиях, были более надежными, и в этой области необходимо провести дополнительные исследования15.
Идентифицированная точность протокола 0,062 мм (случайная ошибка или DME) для высоты не является единственным фактором, который следует учитывать при попытке определить точность протокола для данного измерения. Систематические ошибки достаточно минимальны, чтобы их можно было отклонить; однако случайная погрешность 0,062 является случайной и, следовательно, не одинаковой для каждого измерения. Это исключает наличие простого порога для минимальной точности. В исследовательской обстановке со многими повторяющимися измерениями эффект случайной ошибки минимален. Однако у отдельного пациента случайная ошибка вступает в силу. Важность случайной погрешности в 0,062 мм зависит от того, какое истинное значение потери роста означает патологический износ зубов. Выбранный порог в сочетании с DME определяет вероятность измерения измерения патологического износа зубов там, где его нет, и наоборот. Например, для отдельного пациента, если порог в 0,070 мм износа зубов в год определяется как патологический, а 0,030 мм износа зубов в год считается физиологическим, то DME 0,062 мм дает 26% вероятность того, что идентифицированное значение выше 0,070 мм, когда истинное значение составляет 0,030 мм, тем самым ложно классифицируя пациента как имеющего патологический износ. Однако через 3 года порог патологического износа составит 0,210 мм. Затем, при истинном значении 0,090 мм (за 3 года), существует только 2,6% вероятность того, что найденное значение выше порогового значения. Поэтому рекомендуется измерять износ зубов через несколько лет у пациентов с умеренным износом или с более коротким интервалом с более высоким подозрением на прогрессирование, чтобы точно определить индивидуальный износ.
Кроме того, очень трудно сравнить найденную точность с ранее сообщенными значениями. Хотя было проведено много исследований точности и точности сканеров, конкретный метод, используемый в этом исследовании, сканирование полной дуги (что снижает точность), но сравнение одиночных зубов (что повышает точность), делает невозможным сравнение заданных значений на полных дугах и одиночных зубах18. В исследованиях, проведенных по прогрессированию износа зубов, представленная точность была основана на результатах in vitro о смоделированном износе или выполненных с помощью лазеров или лабораторных сканеров, и, как таковая, ее трудно сравнить с результатами этого исследования и она менее актуальна в клинических условиях 6,14,17,20,21.
Важность применения
В целом, эти результаты показывают, что количественное измерение износа внутриротовых сканирований является достижимым и точным методом количественной оценки прогрессии износа по высоте. Результат, по-видимому, не зависит от опыта оператора и ограниченной подготовки по протоколу. Это имеет большие преимущества в исследованиях, такие как возможность количественной оценки и мониторинга износа и хранения информации в цифровом виде в предметных записях. Этот протокол будет полезен в клинической практике при управлении износом зубов для определения вариантов лечения, повышения осведомленности и улучшения ухода, ориентированного на пациента. Хотя в настоящее время это слишком трудоемко для выполнения, модифицированные версии протокола для клинической практики, такие как измерение индекса зубов вместо полных зубных рядов, могут облегчить эту проблему, а также автоматизацию протокола. Это станет важным шагом на пути к будущему, в котором пациенты будут регулярно сканироваться в рамках стандартного ухода, а программное обеспечение будет диагностировать области с прогрессированием износа.
Раскрытие информации
Авторы прямо заявили, что в связи с данной статьей нет конфликта интересов.
Благодарности
Это исследование было частично профинансировано Голландским журналом стоматологии (Stichting Bevordering Tandheelkundige Kennis, NTVT BV).
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Сухие наконечники | Microbrush International | 273-DTL | Сухая подушечка для покрытия слизистой оболочки щек |
| GeoMagic Qualify | 3D Systems | Программное обеспечение для измерения, сравнения и составления отчетов для первых изделий и автоматизированных процессов контроля | |
| Сканирующий аэрозольный порошок высокого разрешения | 3M ESPE | 42295100 | Порошок для покрытия сканируемых поверхностей |
| Распылитель высокого разрешения | 3M | 42295100 | Распылитель для сканирования порошка |
| Lava Кресло Оральный Сканер | 3M ESPE | 68901 | Внутриротовой Сканер |
| Мобильный Сканер True Definition 3M | M06-6060 | Мобильный Интра Оральный Сканер | |
| OptraGate | Ivoclar Vivadent | 49294 | Гибкий ретрактор для губ и щек |
| Эжектор слюны HYGOFORMIC | Pulpdent | SV-6075 | Интраоральное сканирование Способствует ретракции языка и отсасыванию для сканирования нижней челюсти |
| True Definition Scanner | 3M | M06-6000 | Intra Oral Scanner |
Ссылки
- Mehta, S. B., Loomans, B. A. C., Banerji, S., Bronkhorst, E. M., Bartlett, D. An investigation into the impact of tooth wear on the oral health related quality of life amongst adult dental patients in the United Kingdom, Malta and Australia. Journal of Dentistry. 99, 103409(2020).
- Sterenborg, B., et al. The influence of management of tooth wear on oral health-related quality of life. Clinical Oral Investigations. 22 (7), 2567-2573 (2018).
- Wetselaar, P., Vermaire, J. H., Visscher, C. M., Lobbezoo, F., Schuller, A. A. The prevalence of tooth wear in the Dutch adult population. Nederlands Tijdschrift voor Tandheelkunde. 125 (4), 205-213 (2018).
- Pintado, M. R., Anderson, G. C., DeLong, R., Douglas, W. H. Variation in tooth wear in young adults over a two-year period. Journal of Prosthetic Dentistry. 77 (3), 313-320 (1997).
- Lambrechts, P., Braem, M., Vuylsteke-Wauters, M., Vanherle, G. Quantitative in vivo wear of human enamel. Journal of Dental Research. 68 (12), 1752-1754 (1989).
- Rodriguez, J. M., Austin, R. S., Bartlett, D. W. In vivo measurements of tooth wear over 12 months. Caries Research. 46 (1), 9-15 (2012).
- Bartlett, D. W., Blunt, L., Smith, B. G. Measurement of tooth wear in patients with palatal erosion. British Dental Journal. 182 (5), 179-184 (1997).
- Al-Omiri, M. K., Sghaireen, M. G., Alzarea, B. K., Lynch, E. Quantification of incisal tooth wear in upper anterior teeth: conventional vs new method using toolmakers microscope and a three-dimensional measuring technique. Journal of Dentistry. 41 (12), 1214-1221 (2013).
- Ahmed, K. E., et al. Clinical monitoring of tooth wear progression in patients over a period of one year using CAD/CAM. The International Journal of Prosthodontics. 30 (2), 153-155 (2017).
- Mangano, F., Gandolfi, A., Luongo, G., Logozzo, S. Intraoral scanners in dentistry: a review of the current literature. BMC Oral Health. 17 (1), 149(2017).
- Meireles, A. B., et al. Dental wear estimation using a digital intra-oral optical scanner and an automated 3D computer vision method. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 19 (5), 507-514 (2016).
- DeLong, R. Intra-oral restorative materials wear: rethinking the current approaches: how to measure wear. Dental Materials. 22 (8), 702-711 (2006).
- O'Toole, S., et al. Quantitative tooth wear analysis of index teeth compared to complete dentition. Journal of Dentistry. 97, 103342(2020).
- Kumar, S., Keeling, A., Osnes, C., Bartlett, D., O'Toole, S. The sensitivity of digital intraoral scanners at measuring early erosive wear. Journal of Dentistry. 81, 39-42 (2019).
- Gkantidis, N., Dritsas, K., Ren, Y., Halazonetis, D., Katsaros, C. An accurate and efficient method for occlusal tooth wear assessment using 3D digital dental models. Scientific Reports. 10 (1), 10103(2020).
- Witecy, C., Ganss, C., Wöstmann, B., Schlenz, M. B., Schlenz, M. A. Monitoring of erosive tooth wear with intraoral scanners in vitro. Caries Research. 55 (3), 215-224 (2021).
- O'Toole, S., Osnes, C., Bartlett, D., Keeling, A. Investigation into the accuracy and measurement methods of sequential 3D dental scan alignment. Dental Materials. 35 (3), 495-500 (2019).
- Abduo, J., Elseyoufi, M. Accuracy of intraoral scanners: A systematic review of influencing factors. European Journal of Prosthodontics and Restorative Dentistry. 26 (3), 101-121 (2018).
- Winkler, J., Gkantidis, N. Trueness and precision of intraoral scanners in the maxillary dental arch: an in vivo analysis. Scientific Reports. 10 (1), 1172(2020).
- Michou, S., Vannahme, C., Ekstrand, K. R., Benetti, A. R. Detecting early erosive tooth wear using an intraoral scanner system. Journal of Dentistry. 100, 103445(2020).
- O'Toole, S., Osnes, C., Bartlett, D., Keeling, A. Investigation into the validity of WearCompare, a purpose-built software to quantify erosive tooth wear progression. Dental Materials. 35 (10), 1408-1414 (2019).
- O'Toole, S., et al. Influence of scanner precision and analysis software in quantifying three-dimensional intraoral changes: two-factor factorial experimental design. Journal of Medical Internet Research. 22 (11), 17150(2020).
- Ning, K., et al. Wear behavior of a microhybrid composite vs. a nanocomposite in the treatment of severe tooth wear patients: A 5-year clinical study. Dental Materials. 37 (12), 1819-1827 (2021).
- Smith, B. G., Knight, J. K. An index for measuring the wear of teeth. British Dental Journal. 156 (12), 435-438 (1984).
- Wetselaar, P., Lobbezoo, F. The tooth wear evaluation system: a modular clinical guideline for the diagnosis and management planning of worn dentitions. Journal of Oral Rehabilitation. 43 (1), 69-80 (2016).
- Bartlett, D., Ganss, C., Lussi, A. Basic Erosive Wear Examination (BEWE): a new scoring system for scientific and clinical needs. Clinical Oral Investigations. 12, Suppl 1 65-68 (2008).
Перепечатки и разрешения
