Влияние положения зуба на восстановление коронки моляра из диоксида циркония с помощью модифицированного программного обеспечения для измерения зубов

Высококачественная подготовка коронки из диоксида циркония имеет решающее значение для долгосрочного успеха реставрации зубов ^1,2,3. Было замечено, что общий угол окклюзионной сходимости (ООО), диаметр и высота абатмента коррелируют ^1,4,5. Несколько исследований in vitro показали, что эти факторы существенно влияют на прилегание, удержание, резистентность и долговечность реставрации ^5,6,7. Угол ООУ при препарировании коронки определяется как угол, образованный сходимостью двух противоположных осевых стенок в одной плоскости. Неадекватная подготовка зубов может привести как к механическим, так и к биологическим осложнениям. Механические неисправности могут проявляться в виде расшатывания реставрации, отклеивания или перелома, а также перелома структуры зуба. Биологические осложнения могут включать воспаление пародонта и инфекции мягких тканей слизистой оболочки⁸. Угол ООУ часто зависит от ручного управления, в отличие от высоты и диаметра абатмента, которые определяются анатомическими переменными⁹. Из-за своих вариаций угол ООУ имеет важное значение для определения удерживающего и прочного качества препарата. Во время препарирования зуба угол наклона и конусность бора определяют угол препарирования зуба в каждом месте на зубе¹⁰.

Пионеры, такие как Уорд, были первыми, кто поддержал измерение угла ООУ для подготовки, предложив угол сходимости от 3° до 12°¹¹. Последующие исследования in vitro, проведенные Йоргенсеном¹² и Кауфманом¹³, показали, что удерживающая сила уменьшается с увеличением угла сходимости, что указывает на более высокий ООУ за пределами 5°. Кроме того, Ом и Силнесс предварительно измерили угол ООУ на клинически подготовленных зубах и выявили значительно большие значения, чем рекомендуемый диапазон¹⁴. Систематический обзор (1978-2013) показал, что идеальный угол ТОС в 2°-5° практически недостижим, и предположил, что реалистичный угол ТОС в 10-22°¹⁵. Более того, было высказано предположение, что квалифицированные стоматологи обычно достигают угла ООУ от 15° до 25°16,17,18,19,20,21,22,23. Shillingburg HT предложил конкретные углы сходимости для различных положений зубьев, в диапазоне от 10 до 24°²⁴. Nordlander et al. изучили данные 10 стоматологов, охватывающих 208 случаев, и предположили минимальный угол 17,3° в передней области и максимальный 27,3° в задней области²⁵. В литературе также предполагается, что осевые поверхности препарата должны быть параллельны друг другу или с углом сходимости <6°²⁶. Тем не менее, зубы сложны и уникальны, и зубы с разным положением должны лечиться с клинически рекомендуемой ценностью, адаптированной к их индивидуальным потребностям. Статистический анализ, проведенный Жанин Тиу на >100 каменных штампах, изготовленных для реставрации стеклокерамических коронок, показал, что наибольший средний угол ООУ для второго моляра верхней челюсти составляет 74,49° (n = 4)²⁷. Однако низкая прочность стеклокерамических коронковых материалов ограничивала их применение в области моляров²⁸. Поэтому крайне важно всесторонне проанализировать статистику по реставрации задней части на основе циркониевых коронок.

Последние достижения в области керамических материалов и цифровой стоматологии сделали монолитные керамические коронки из диоксида циркония предпочтительным вариантом для реставрации боковых несъемных протезов с использованием систем внутриротового оптического сканирования (IOS) для восстановления дефектов зубов, в частности, из-за их высокой прочности, биосовместимости и эстетических^{качеств.} Традиционные цифровые методы фиксируют лишь ограниченные геометрические параметры, а в сочетании с традиционными методами 3D-сканирования, которые не позволяют напрямую оценить внутренние особенности препарирования, демонстрируют существенные^{ограничения.} В этом исследовании представлена индивидуализированная модифицированная цифровая методика оценки реставраций из диоксида циркония для боковых зубов, предлагающая клинически применимый метод для оптимизации посадки и долговечности. Предлагаемый метод может быть специально использован для индивидуальной адаптации коронки, например, для зубов с уменьшенной высотой абатмента, неравномерной краевой конфигурацией или неидеальной конусностью. Этот метод систематически анализирует изменения угла ООУ в различных положениях боковых зубов, помогая врачам достичь оптимальных рекомендаций по подготовке и снижая риск механических повреждений или проблем с цементацией. Кроме того, сравнение углов ООУ с рекомендуемыми значениями дает практикующим стоматологам практическую информацию во время препарирования зубов, обеспечивая лучшие клинические результаты. Кроме того, корреляционный анализ между углом ООУ, длиной краевой линии и средней высотой абатмента дает ценную информацию для планирования реставрации. Клиницисты могут использовать эти результаты для корректировки методов препарирования или выбора альтернативных восстановительных решений в случаях короткой клинической коронки или чрезмерного сужения. Цифровой рабочий процесс этой технологии повышает точность и сокращает время, проводимое в кресле. Этот подход поддерживает более предсказуемые и долговечные реставрации коронок из диоксида циркония в боковых зубах, преодолевая разрыв между цифровым дизайном и реальными восстановительными задачами.

Все эксперименты проводились в соответствии с протоколом, утвержденным Институциональным наблюдательным советом (IRB) Пекинской больницы Шиджитань, Столичный медицинский университет. Регистрационный номер этического одобрения: IIT2023-021-001.

1. Подготовка к эксперименту

1. Подготовка программного обеспечения
   1. Используйте IOS, программное обеспечение для 3D-контроля и стоматологическое измерительное программное обеспечение.
2. Подготовка персонала
   1. Выполнять измерительные процедуры с тремя сертифицированными ортопедами (средний клинический стаж: 12,4 ± 2,1 года).
   2. Проведите подготовку образцов с командой из девятнадцати квалифицированных стоматологов-ортопедов, каждый из которых имеет не менее 5 лет специализированного клинического опыта. Убедитесь, что все операторы прошли стандартизированное обучение до начала исследования, чтобы обеспечить согласованность процедур.

2. Сбор данных

1. Критерии включения и исключения
   1. Применяйте следующие критерии включения: (1) пациенты в возрасте 18 лет и старше, (2) пациенты, способные дать информированное согласие, и (3) пациенты, которым требуется однокомпонентная коронка на естественном зубе.
   2. Применяйте следующие критерии исключения: (1) лица, нуждающиеся в ретейнерах для несъемных мостов, (2) лица, нуждающиеся в установке нескольких одиночных коронок за один визит, и (3) лица с сильно наклоненными зубами.
2. Источник данных
   1. Получите 238 комплексных наборов данных в формате Polygon File Format (PLY) о препарировании боковых зубов для коронок из монолитной керамики из диоксида циркония от отделения стоматологии. Убедитесь, что все зубные препараты получены из клинически показанных случаев, требующих полного покрытия реставраций для жевательных зубов со структурными дефектами (Рисунок 1).
   2. Включите дополнительные цифровые модели от 19 стоматологов, которые добровольно внесли свой вклад в исследование. Откалибруйте сканер (дополнительный рисунок 1) в соответствии с протоколом производителя. Оцифровывайте все препараты с помощью следующего стандартизированного протокола сканирования: (1) поддерживайте оптимальные условия освещения, (2) обеспечивайте надлежащий контроль влажности и (3) проводите частичное сканирование дуги с соседними зубами.

3. Предварительная обработка данных

1. Скрининг исходных данных
   1. Обрабатывайте все 238 наборов данных PLY с помощью программного обеспечения для 3D-контроля. Проверьте целостность сетки, проверив наличие кромок и отверстий, не являющихся коллекторами.
   2. Убедитесь, что разрешение сканирования составляет не менее 20 μм межточечного интервала. Оценка качества текстуры поверхности в соответствии с эталонными стандартами.
2. Фаза предварительной обработки
   1. Импортируйте данные сканирования в программное обеспечение для 3D-контроля и установите спецификацию единицы измерения в миллиметрах. Используйте команду Mesh Doctor для анализа и восстановления полигональной сетки, а затем войдите в интерфейс редактирования.
   2. В меню инструментов выберите инструмент «Лассо » и включите функцию «Сквозной», чтобы изолировать модель препарирования от окружающих зубов. Выполните алгоритм Mesh Doctor для автоматического заполнения отверстий, сглаживания поверхностей и оптимизации кромок сетки (дополнительный рисунок 2).
3. Генерация выходных данных
   1. Экспортируйте все окончательные наборы данных в двойные форматы: файлы PLY с высоким разрешением (с сохранением исходных цветовых данных) и готовые к производству файлы стереолитографии (STL) (двоичный формат, допуск по высоте хорды 0,01 мм).

4. Методика измерения

1. Измерение угла ООУ
   1. Используйте измерительное программное обеспечение и выберите «Импортировать модель препарирования », чтобы отобразить препарирование зуба на экране. Выберите опцию «Траектория введения », чтобы спроецировать направляющую линию, указывающую направление установки коронки, на поверхность препарирования.
   2. Сохраняйте траекторию введения перпендикулярно окклюзионной плоскости и поворачивайте модель препарирования. Выбрать точки измерения как на краю препарата, так и на расстоянии 2 мм над ним в мезиальной, средней и дистальной третях вдоль мезиодистальной (МД) оси^16,31.
   3. Выполните команду «Измерение угла оглавления», чтобы отобразить угловые данные рядом с экраном. Повторите процедуру для измерения углов ООУ в буккальной, средней и лингвальной третях вдоль букколингвальной (BL) оси^12,32.
2. Анализ периметра поля
   1. Выполните команду «Извлечь линию поля » и выберите начальную точку на периферийном краю финишной линии подготовки. Обведите по всей окружности препарата до тех пор, пока не вернетесь в исходную точку.
   2. Позвольте системе автоматически очерчивать границу твердых и мягких тканей, создавая периметр края вдоль внешнего края шейки матки препарата. Нажмите кнопку «Разделить », чтобы отделить часть препарата в пределах линии³³ поля.
3. Измерение высоты абатмента
   1. Активируйте функцию инициализации высоты и выберите точки измерения в мезиальном, дистальном, буккальном и лингвальном положениях окклюзионной поверхности препарата, убедившись, что все точки совпадают с осью пути введения.
   2. Выполните команду Вычислить , чтобы определить среднюю высоту препарирования зуба³¹. На рисунке 2 показана диаграмма рабочего процесса, охватывающая процедурные шаги с 3 по 4.

5. Контроль качества

1. Оцените воспроизводимость измерений, поручив трем откалиброванным стоматологам независимо применять метод к одному зубу, при этом каждый оператор выполняет 15 повторных измерений перед основным исследованием.
2. Подтвердите межоператорскую воспроизводимость, убедившись, что значения стандартного отклонения (SD) соответствуют заранее заданным пороговым значениям: ≤0,39° для изменения угла TOC в пределах одной плоскости, ≤0,14 мм для согласованности периметра края и ≤0,11 мм для точности измерения высоты опоры.
3. Объедините результаты по всем трем операторам и вычислите средние SD, которые должны составлять приблизительно 0,35° (угол TOC), 0,10 мм (периметр поля) и 0,08 мм (высота устоя). Убедитесь, что SD отдельных операторов остаются ниже максимально допустимых пороговых значений (таблица 1).
4. Сделать вывод о том, что метод оценки обеспечивает клинически приемлемую воспроизводимость при выполнении обученными операторами.

6. Статистический анализ

1. Классифицируйте данные на основе положения зубов по 16 группам (Таблица 2 и Таблица 3). Подвергните наборы данных анализу угла оглавления, периметра края и средней высоты абатмента.
2. Представление нормально распределенных данных в виде среднего значения и SD (X ± S) и выражение ненормальных данных в виде медианы и квартили [M, (P25~P75)]. Сравните различия в углах ООУ между зубами в одинаковых положениях (14-24-34-44, 15-25-35-45, 16-26-36-46 и 17-27-37-47) с помощью дисперсионного анализа (ANOVA) и выполните апостериорные тесты LSD-t для попарных сравнений.
3. Проведите попарный t-критерий для анализа вариаций угла ООУ между зубами в одном квадранте, но в разных положениях (14-15-16-17, 24-25-26-27, 34-35-36-37 и 44-45-46-47) в обоих направлениях BL и MD.
4. Проведите тест линейного тренда, чтобы оценить, увеличивается ли угол ООУ с положением боковых зубов в одном квадранте.
5. Проведите корреляционный анализ Пирсона, чтобы определить взаимосвязь между углом ООО, периметром края и средней высотой абатмента. Выполните все анализы с помощью программного обеспечения SPSS 26.0 и установите уровень значимости на уровне α = 0,05.

Общая характеристика
Количество образцов верхней челюсти (n = 132) было больше, чем у образцов нижней челюсти (n = 106), при этом наиболее часто препарируемым зубом был правый первый коренной зуб верхней челюсти (n = 24). Углы, показывающие отрицательное значение, были признаны недействительными и исключены из статистического анализа. В таблице 2 указано количество и классификация недопустимых образцов угла ООО. В таблице 3 представлен средний угол TOC для каждого заднего зуба. Кроме того, клинические углы ООУ сравниваются с рекомендуемыми значениями (рис. 3), которые показали, что средний угол ООУ каждого заднего зуба превышает рекомендуемое значение 6°, что согласуется с литературой26. Большинство углов ООУ были близки к рекомендованным Shillingburg et al.24, хотя второй второй моляр левой нижней челюсти показал значительно более высокие значения.

В этом исследовании было отмечено, что максимальное значение среднего угла ООУ было на левом втором моляре нижней челюсти (зуб 37, ООУ-BL = 35,96 ± 20,21°, ОО-МД = 35,12 ± 14,67°, n = 14), с аналогичными средними значениями как в перспективе BL, так и в перспективе МД. В то время как минимальное значение угла TOC было обнаружено в правом верхнем первом премоляре (зуб 14, TOC-BL = 10,97 ± 6,84°, n = 14), верхнем левом втором премоляре (зуб 25, TOC-MD = 14,96 ± 7,34°, n = 14) и правом правом премоляре (зуб 45, TOC-MD = 14,96 ± 8,99°, n = 10).

Краевой периметр каждого бокового зуба представлен в таблице 3. Второй верхний левый моляр имел самый длинный периметр края (зуб 27, 34,73 ± 3,4 мм, n = 17), в то время как второй премоляр левой нижней челюсти имел самый короткий (зуб 35, 21,42 ± 2,03 мм, n = 13).

В таблице 3 показана средняя высота абатмента для каждого бокового зуба. Наибольшую высоту показал первый премоляр левой нижней челюсти (зуб 34, 3,53 ± 0,94 мм, n = 8), в то время как второй моляр левой нижней челюсти показал наименьшую высоту (зуб 37, 2,34 ± 0,83 мм, n = 14).

Сравнение TOC-BL и TOC-MD в положении одного зуба
Анализ дисперсии между TOC-BL и TOC-MD в положении одного зуба (рис. 3) показал, что TOC-MD превышал TOC-BL преимущественно в зубах 14 и 46, со статистически значимой разницей (p < 0,05), и не наблюдалось значимой разницы между TOC-BL и TOC-MD в других стоматологических позициях (p > 0,05).

Сравнение угла оглавления в одном квадранте
Анализ линейного тренда углов ООУ зубов в одном и том же квадранте, но в разных положениях (Таблица 4 и Рисунок 4) показал линейное увеличение ООУ-BL в правом (Рисунок 4A) и левом нижнечелюстном (Рисунок 4C) квадрантах по мере смещения положения зуба назад. Кроме того, TOC-MD демонстрировал линейный подъем в соответствии с положением зубов в заднем направлении в правой верхней челюсти (рис. 4A), верхней челюсти левой (рис. 4B), нижней челюсти левой (рис. 4C) и нижней челюсти справа (рис. 4D).

Сравнение угла ООУ в гоонимичных положениях зубьев
Статистически значимые различия между гомонимными позициями зубов между 17, 27, 37 и 47 для TOC-BL (p = 0,002) и TOC-MD (p = 0,013) (табл. 5 и рис. 5). Кроме того, апостериорные парные сравнения показали значимые различия (p < 0,05) в TOC-BL между правым вторым моляром верхней челюсти (зуб 17) и левым вторым моляром нижней челюсти (зуб 37), между верхним левым вторым моляром (зуб 27) и левым вторым моляром нижней челюсти (зуб 37), а также левым вторым моляром нижней челюсти (зуб 37) и правым вторым моляром нижней челюсти (зуб 47). TOC-BL второго моляра левой нижней челюсти (зуб 37) был значительно больше, чем у других соответствующих зубов. Кроме того, выявлены достоверные различия (p < 0,05) в TOC-MD между правым вторым моляром верхней челюсти (зуб 17) и левым вторым моляром нижней челюсти (зуб 37), а также между верхним левым вторым моляром (зуб 27) и левым вторым моляром нижней челюсти (зуб 37). TOC-MD левого второго моляра нижней челюсти (зуб 37) был больше, чем у правого второго моляра верхней челюсти (зуб 17) и второго моляра верхней челюсти левого левого (зуб 27). Не было обнаружено статистических различий между левым вторым моляром нижней челюсти (зуб 37) и правым вторым моляром нижней челюсти (зуб 47) при ТОС-МД.

Корреляционный анализ
Корреляционный анализ Пирсона выявил положительную связь между TOC-BL и TOC-MD, а также между TOC-BL и периметром края, в то время как отрицательная связь наблюдалась между TOC-BL и средней высотой абатмента. TOC-MD показал положительную корреляцию с периметром края и отрицательную корреляцию со средней высотой абатмента. Краевой периметр продемонстрировал обратную связь со средней высотой абатмента (рис. 6).

Рисунок 1: Клинический случай препарирования зубов и восстановления монолитной коронки из диоксида циркония. (A-F) Монолитная реставрация коронки из диоксида циркония левого первого моляра верхней челюсти. (Г-Л) Монолитная коронка из диоксида циркония: восстановление правого второго премоляра верхней челюсти. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Блок-схема цифровой оценки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Углы общей окклюзионной конвергенции (ООО) с 95% доверительными интервалами, категоризированные по типу зубов и сравниваемые с рекомендуемыми значениями. Достоверные различия наблюдались на зубе 14 (TOC-MD = 15,21 ± 4,6°, TOC-BL = 10,97 ± 6,84°) и зубе 46 (TOC-MD = 27,77 ± 13,41°, TOC-BL = 17,72 ± 6,10°), *p < 0,05. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Сравнение угла ООУ в пределах одного квадранта. (A) Правый квадрант верхней челюсти: TOC-BL различался по зубу 14 (10,97 ± 6,84°) и по зубу. 16 (20,80 ± 9,59°) и 14 (10,97 ± 6,84°) против 17 (21,23 ± 8,17°), *p < 0,05. (B) Левый квадрант верхней челюсти. (C) Левый квадрант нижней челюсти: TOC-BL отличался по зубцу 34 (16,03 ± 7,59°) по сравнению с зубом. 37 (35,96 ± 20,21°), 35 (15,94 ± 9,65°) против 37 (35,96 ± 20,21°) и 36 (25,57 ± 11,6°) против 37 (35,96 ± 20,21°), *p < 0,05. TOC-MD различался по зубу 34 (18,08 ± 6,88°) по сравнению с 37 (35,12 ± 14,67°), 35 (16,22 ± 10,64°) vs. 37 (35,12 ± 14,67°) и 36 (24,09 ± 10,97°) против 37 (35,12 ± 14,67°), *p < 0,05. (D) Правый квадрант нижней челюсти: TOC-BL различался по зубцу 45 (14,98 ± 5,48°) по сравнению с зубом. 47 (22,99 ± 8,95°) и 46 (17,72 ± 6,10°) против 47 (22.99 ± 8.95°), *p < 0.05. ООУ-МД различался по зубцу 45 (14,96 ± 8,99°) по сравнению с 46 (27,77 ± 13,41°) и 45 (14,96 ± 8,99°) против 47 (28.34 ± 12.32°), *p < 0.05. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Иллюстрация 5: Сравнение угла ООУ в одноименных положениях зубьев. (А) Первые премоляры. (B) Вторые премоляры. (В) Первые моляры. (D) Вторые моляры: TOC-BL отличался на зубе 17 (21,23 ± 8,17°) и на зубе. 37 (35,96 ± 20,21°), 27 (19,37 ± 9,83°) против 37 (35,96 ± 20,21°) и 37 (35,96 ± 20,21°) против 47 (22,99 ± 8,95°), *p < 0,05. TOC-MD различался по зубу 27 (23,17 ± 9,95°) по сравнению с 37 (35,12 ± 14,67°) и 17 (22,16 ± 9,48°) против 37 (35,12 ± 14,67°), *p < 0,05. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 6: Корреляционный анализ Пирсона для угла ООО, периметра края и средней высоты абатмента. Были изучены корреляции между TOC-BL и TOC-MD, TOC-BL и периметром края, TOC-BL и средней высотой абатмента, TOC-MD и периметром края, а также TOC-MD и средней высотой абатмента. *p < 0,05. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Таблица 1: Тестирование воспроизводимости. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.

Таблица 2: Количество действительных и неверных измерений угла ООУ, периметра края и средней высоты абатмента. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.

Таблица 3: Угол TOC для каждого заднего зуба. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.

Таблица 4: Анализ линейного тренда угла оглавления в пределах одного квадранта. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.

Таблица 5: Различия в угле ООУ среди омонимичных зубов. a: p < 0,05 между зубом 37 и 17; b: p < 0,05 между зубом 37 и 27; c: p < 0,05 между зубом 47 и 37. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.

Дополнительный рисунок 1: Калибровка сканера. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Дополнительный рисунок 2: Визуальная иллюстрация результатов предварительной обработки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.