Summary
精度是口腔医学的一大需求。要验证的准确性，需要参考的扫描仪。本文提出了一种新的参考扫描仪获取各种各样的牙齿形态与高正确度与精密度的调整扫描方法。
Abstract
参考扫描仪是用于牙科医学验证了很多程序。其主要兴趣是验证方法的印象，因为他们作为牙齿修复基地。许多参考扫描仪目前的限制是缺乏准确的扫描大型物体，如全牙弓，或在有限的可能性，以评估具体的牙齿表面。一种新的参考扫描器的基础上，重点变异扫描技术，是与问候最高的局部和全身的准确性进行评估。一个具体的扫描协议进行了测试，从牙齿印模扫描原始牙齿表面。此外，不同型号的材料进行了核实。结果表明：该参考扫描器的高扫描精度为5.3±1.1微米为正确度的平均偏差和1.6±0.6微米的精密在箱子满拱扫描。目前的牙齿印模的方法表现出更高的偏差（正确度：20.4±2.2微米，精度：12.5±2.5微米）笔韩参考扫描器内部扫描精度。像单齿面较小的对象可以与一个更高的精度进行扫描，使系统能够评估腐蚀性和磨蚀牙齿表面的损失。参考扫描器可用于测量差异进行了大量的牙科研究领域。在不同的放大倍数水平结合了高的局部和全身的精度，可用于评估的单齿或修复体达到充分拱的变化的变化。
Introduction
精度是在口腔医学领域的许多的重大利益。更换牙体硬组织需要一个确切的装配假肢，以确保适当的功能，防止进一步破坏剩余的牙体组织1,2。固定义齿和全假体是精确拟合在像备牙或种植体3支撑结构尤为重要。这就是为什么一个高度精确的再现是必要的，尤其是在牙齿印模和牙科实验室的工作流的领域。然而，牙科治疗等领域也受益于一个真实和精确测量的结果，以确认治疗成功和评估新的治疗策略， 如软，硬组织填充，侵蚀和磨损监控，牙周治疗和正畸治疗4,5。在许多领域，目前的验证过程是直线距离的测量用游标卡尺或显微镜6,7。这些甲基ODS仅限于几个测量点和测试区域的三维（3D）的变化的信息有限。较新的测量方法包括在测试对象8,9的整个表面上的光或放射线捕捉。这里，在整个表面或体积的测定和显示在计算机屏幕上的3D对象。线性测量是可能的，以及模型从不同的扫描时间叠印。与此叠加，在每一个扫描点的表面变化的评估是可能的。这使得能够监控特定区域或所有三个坐标轴显示变形的可能性。另外，体积的变化可以测量10。限制点与这些新的方法是在扫描仪的精确度，用于捕获被检测物。没有参考扫描器的精度范围内的变化可分为测试对象或扫描误差的变化。扫描精度通常是由马努给出的值造商来自扫描小，校准对象11。扫描大型物体像一个牙弓时，这个最小的扫描误差是不同的。精度是由正确度和精确度。真实性是被扫描物体的从它的实际几何形状的偏差。精度是重复扫描（ISO 5725-1）之间的偏差。在这项研究中，一种新的光学参考扫描器的基础上，重点变异扫描技术，介绍了从单一的牙齿标本扫描到全拱模型精度最高。此参考扫描器被用作一些研究基地，从常规和数字技术12-14和对有关牙科咬合和牙科材料的磨损实际项目比较牙齿印模的精度。本研究的目的是为了提供参考扫描器的精度和基本信息的一些可能性，在牙科领域的研究使用该设备。
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Protocol
1，试样制备/基地
- 适用围绕标本平底。将试样在扫描表。定向的牙合面的水平面（ 图1）。
2，软件分析
- 启动该程序，然后在实验室测量模块（ 图2）
- 放置标本的扫描表的中心位置。
- 选择正确的倍率镜头。对于大的对象，如满弓的扫描，使用5倍的目标。
- 通过使用三维鼠标，直到试样的表面被显示在实时取景窗口（ 图3）上移动的扫描光学器件。
- 使用传感器控制来设定曝光和对比度，以达到最佳的扫描参数。用于金属表面，用400和800微秒至0.3和0.8之间的对比度之间的曝光（ 图4）。
- 检查图像质量通过检查按钮“显示图像质量的实时预览”。
- 在部分“测量控制”设置正确参数。测量类型是“3D数据集”; ImageField的类型是“常规的ImageField”（ 图5）。
- 单击“新建的ImageField”。
- 定义扫描体积。该软件需要测量体积的边界坐标。
- 将试样的最高和最低的扫描级别，然后单击“添加位置”在这两点。在“Z系列”值显示扫描容积的实际高度（ 图6）。
- 将试样转移到扫描体积的XY boundings。点击“添加位置”来定义X轴和Y轴的长度。在扫描体积的尺寸显示在“信息”选项卡，并应该超过试样的尺寸由1厘米的X轴和Y轴。
- 勾选“点”数。该软件能够扫描亿面点合一“的ImageField”扫描。实际数目点超过此限制。 “抽取”的测量点的数量由点大小的“横向缩减像素采样”。
- 点击“高级设置”（ 如图7）。
- 将“横向缩减像素采样”滑块到右边，直到“点”人数减少至低于100米（ 图7）。下采样减少了表面的点的横向分辨率，从而产生被扫描物体的更大的像素大小。为了确保最佳的扫描结果，垂直分辨率增加。
- 点击“开始测试”。这将启动“预览模式”。该软件执行预扫描与所选择的X-和Y-轴尺寸。
- 预扫描完成后，选择感兴趣的区域。这有助于减少文件大小和扫描时间（ 图8）。
- 选择预扫描的所有部分以外的标本和两个度量字段周围的样品，将含有扁平基座（ 图9）。
- 点击“开始”按钮开始扫描。
- 控制扫描中使用鼠标在“图像浏览器”，然后按鼠标左键（ 图10）。
- 关闭窗口，点击“查看伪彩色只”。
- 点击“设置”和“伪着色”，然后选择“重复”。
- 设置“最大。”重视到0.2，然后点击“应用范围”。
- 控制的可重复性，它应该等于具有相同的倾斜和材料领域。尤其是，周围的样品基体应显示均匀的可重复性（ 图11）。
- 单击“数据库”和扫描保存到相应的文件夹。
- 扫描导出到不同的文件格式，如果需要的话。点击“File/Export/3D数据作为/ ....”该协议可以在该点暂停，稍后继续。
3。差异分析
- 使用“3D编辑器”来切去的基础。这个区域将不被用于区别分析。
- 比较和分析两次扫描，启动“差测量”软件（ 图12）。
- 选择第二个模型进行比较。
- 点击“自动粗糙对齐”执行第一的车型匹配。
- 点击“手动调整”和对准模型旋转和移动，直到它们在相同的方向（ 图13）。
- 点击“自动对齐”和“应用”开始最合适算法的最优模型匹配。
- 点击“差异”来查看两个匹配模型的差异图。
- 选择一种合适的颜色范围以显示偏差（ 图14）。除视觉偏差图案作为屏幕截图进行分析。
点击“统计”显示的不同的统计值。选择1微米级的尺寸和直方图数据保存到一个文本文件进行统计对比（ 图15）。
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Representative Results
图16A示出了石膏样品的扫描。为了验证最佳的扫描参数，控制重复性的材料。试样的部分进行扫描具有不同的对比度和亮度设置，在每次扫描后的可重复性进行检查以找到最佳的扫描设置。金属表面显示出与对比低1.0和石膏或树脂材料具有更高的对比度达到最佳效果。 图16B示出了测试的扫描之后没有最佳的扫描参数的可重复性。的倾斜尖表面显示出低的可重复性。 图16C示出了同样的表面扫描具有最佳对比度和亮度。 图17A示出了牙弓的扫描。在陡峭的斜坡在颊和口腔方面透露了一个低重复性（ 图17B）。这种扫描的真实性被显示在图17C。平底，周围的型号，significantly增加扫描精度，包括在扫描（ 图17D-17F）的时候。
图18显示了研究协议来检查扫描器的精度和常规的印象方法的准确性分析与vinylsiloxanether材料。
表1显示了正确度与表2中的主模型的精度从不同的xyz轴方向和从常规的印象法扫描。从不同方向扫描验证参考扫描器精度牙科精度这一特定需求。它揭示了扫描软件的任何滤镜效果。结果表明，在整个牙弓非常低偏差。的差值图像可以用于可视化的扫描过程的特定局限性。与陡峭的斜坡状的门齿的腭方面领域存在，因为较低的更高的局部偏差表面的扫描质量（ 图19）。
不同造成的印象的方法的偏差均小于基准扫描系统的内部精度显著更高。既正确度与精密度均显著低于比与参考扫描仪的传统印象的方法。的差值图像显示的印象的变形带有正负的变形特别是对牙弓（ 图20A）的前端。数字印象表现出不同种偏差图案，具有较高的偏差特别面向远端的齿（ 图20B）
牙科材料的磨损可以以相同的方式进行分析，前和咀嚼仿真后叠加在牙齿表面。 图21显示了前和后的咀嚼型模拟及其叠加试样。当地面亏损为六sible中的差分图像。高度的平均垂直损失和量的变化可以用差异分析软件进行测量。
图1：试样用平底放在参考扫描仪的XY工作台 点击这里查看大图。
图2：启动“中频实验室测量模块。” 点击此处查看大图。
图3：调整z轴的基地。 点击这里查看大图。
图4：“对比度”调整“曝光”，并 点击这里查看大图。
图5：定义扫描参数。 荣> 点击这里查看大图。
图6：定义扫描体积。 点击这里查看大图。
图7：抽取点的大小。 点击这里查看大图。
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图8：试样的预扫 点击这里查看大图。
图9：定义需要的图像信息。 点击这里查看大图。
图10：控制扫描 点击这里查看大图。
图11：扫描控制重复性 点击这里查看大图。
图12：加载第二个模型扫描的差异分析。 点击这里查看大图。
FIGURË13：前自动最佳报名两种扫描数据集手动调整 点击这里查看大图。
图14：设置刻度的视觉差异分析 点击这里查看大图。
图15：显示和出口统计数据文件进行分析 点击这里查看大图。
图16：对重复性的扫描参数的影响 A）扫描单齿模型磨损测量。用于扫描新材料的第一步是找到最佳的对比度和亮度，以确保高重复性的精确测量B）一个风口浪尖上的重复性不理想扫描参数（对比度：0.25，亮度：0.8毫秒），C）模型的重复性表面具有最佳的扫描参数（对比度1.3，亮度1.4毫秒）。 点击这里查看大图。
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图17：准备一个完整的拱模型扫描一）无基B）重复性的模式利润扫描是因为牙齿表面的高角度低，尤其是前牙区域C）的不同扫描方向上的叠加显示扫描变形，开始在模型D的前部区域）周围的模型具有相同的光反射特性的材料E）扫描模式和基地展示高重复性各地的扫描对象F）不同的叠加应用水平底座扫描方向只显示了小的局部偏差，但扫描没有整个变形。 点击这里查看大图。
图18：协议对扫描仪的评估和测试精度为传统的全拱印象 点此查看大图。
图19：差分分析软件，计算在两个表面之间的差值与从每一个表面点的签名近邻法，致使每个比较周围6000000差值。所不同的数据可以导出为统计分析的Excel文件。 点击这里查看大图。
图21：前后咀嚼模拟 ，颜色GR 后的试样之间的差分图像从-20微米（橙色）aded至-500微米（紫色）。牙齿表面的高分辨率扫描是用来评价不同修复材料的磨损，在体内和体外试验。 点击这里查看大图。
| 扫描1 | 扫描2 | 扫描3 | 扫描4 | 5扫描 | 平均值±标准差 | |
| 参考扫描器 | 5.5 | 6.5 | 5.0 | 6 | 5.5 | 5.3±1.1 |
| 传统印象 | 15.5 | 22.0 | 22.5 | 18.0 | 21.5 | 20.4±2.2 |
表1：正确度 （[90-10] / 2％百分位数，平均参考扫描仪和传统印象vinylsiloxanether的±标准偏差，微米）。
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| 参考扫描器 | 0.5 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | 2.5 | 2.0 | 2.0 | 1.5 | 2.0 | 1.0 | 1.9±1.3 |
| 传统印象 | 10.5 | 11.0 | 11.0 | 14.5 | 14.5 | 16.5 | 10.0 | 11.0 | 15.5 | 10.5 | 12.5±2.5 |
表2：精密 （[90-10] / 2个百分点，平均值±标准偏差振动性，参照扫描仪和常规的印象vinylsiloxanether的微米）。
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Discussion
精度是在牙科医学的一个基本要求。参考扫描器能够扫描小型和大型物体的高正确度与精密度的。用最佳的扫描方法中，即使个别形态详细牙齿表面可以被扫描以高的分辨率和可重复性。随着扫描仪的不同放大倍数下，宏观和微观形态结构可以被收购。它可以扫描各种模型材料。
参考扫描仪的精度评估包括不同型号的取向和相同的模型方位揭示扫描和软件滤波算法12重复扫描的扫描。以从患者的印象衍生的不锈钢全弓模型进行了精度测量，以验证该参考扫描器。本程序，在扫描过程本身的偏差进行定量和显示的值正确度与精密度不扫描形态的先验知识参考扫描器的。与此相反，坐标测量机，或CMM测量设备，也可用于参考测量值，不能扫描，因为tipball的大小的详细的牙齿结构。有了这样的测量设备，只有几面点和特殊的几何形状可以捕获15。
作为一个优势，扫描软件，能够显示每幅扫描表面点的可重复性。低可重复性是指表面点的较低的扫描精度。这不仅会影响当地的精度，而且整个扫描对象的全局精度为单一图像扫描后缝合在一起。有了这个功能，扫描参数的优化选择，可以确保最佳的扫描效果。此外，该扫描仪是可调的，以一个巨大的各种扫描材料。粗糙的表面可以被扫描与普通光的反射和调整对比度和亮度。表面具有高反射性能， 如抛光的金属可以与偏振滤光器进行扫描，以避免不规则的反射，得到一个干净的测量。对于具有陡峭的倾斜对象，环形灯最好照亮这些地区与这个额外的光源。
牙齿表面的特产是形态。与陡峭的斜坡，以口头和颊侧标本结束。这些地区以低可重复性导致较低的精度，拼接大对象在一起，就像全牙弓扫描时尤其如此。以确保充分的牙弓的扫描精度高，有必要环绕该模型具有平坦基座。基材必须具有相同的扫描参数作为模型材料。
与该扫描方法，它有可能用相同的评价方法进行比较常规和数字曝光，并给予一个目录ECT比较。表面与差分图像的三维比较有助于确定每印象的方法的具体错误，并可以用来改进的印象的通过开发一个最佳印象程序的质量。迄今为止，牙科扫描仪的验证只被使用的小测试对象11描述。
在（90-10）/ 2个百分点，用于描述两个表面的平均偏差。这个值描述了80％的从基准模型中的测试对象的表面的最大距离。表面的最高和最低的10％不采取因型号12的利润率的影响，不同的扫描尺寸考虑在内。
参考扫描器的限制是扫描时间。重要结构和湿样品不能直接扫描用此方法。另一个限制是固定的扫描方向。与单一扫描，削弱canno吨被扫描。从不同方向的扫描可以被匹配到扩展模型。像无任何填料含量的树脂材料的非结构材料不能以高精确度，因为它们的低反射特性的扫描。这些材料需要的表面涂层， 例如金溅射。
目前的结果表明，该参考扫描器评价印象的准确性有很大的好处。三维对比在许多研究3,6,7使用的简单的二维测量距离相比提供了更多的信息。不同的印象的方法和变形的原点的局部效应可以被评估，尤其是与数字印象的方法13。填充材料的磨损稳定性可以用真正的牙齿形态无几何限制进行评估。将来的利息字段将使用牙齿咬合，牙齿修复的配合，以及粗糙度measurem的精度计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD / CAM）铣削材料后已废除。
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Disclosures
作者宣称，他们有没有竞争的经济利益或其他利益冲突。
Acknowledgments
作者感谢牙科技师尼古拉Lanfranconi为他们与改善扫描软件的持续支持生产主参考模型和Alicona公司。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reference model | individual non-precious metal model, derived from a patient impression | ||
| Araldit repair | Huntsmen Advanced Material, Basel, Switzerland | used for making the base of the reference model | |
| CamBase | Dentona, Dortmund, Germany | Type IV dental ston for pouring conventional impressions | |
| Identium | Kettenbach, Eschenburg, Germany | Vinylsiloxanether impression material for conventional impression | |
| inEOS model holder | Sirona Dental Systems, Bensheim, Germany | used for fixing stone models at the reference scanner | |
| Accutrans | Coltene Whaledent, Altstätten, Switzerland | used for making the base of thestone models | |
| President putty | Coltene Whaledent, Altstätten, Switzerland | mix with accutrans for betterstability of the base | |
| Alicona Infinite Focus | Alicona Imaging, Graz, Austria | Reference scanner |
References
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