Summary
La précision est une demande importante dans la médecine dentaire. Pour vérifier l'exactitude, scanners de référence sont nécessaires. Cet article présente un nouveau scanner de référence avec une méthode de balayage ajusté à acquérir un large éventail de morphologies dentaires de haute justesse et précision.
Abstract
scanners de référence sont utilisées en médecine dentaire pour vérifier un grand nombre de procédures. L'intérêt principal est de vérifier les méthodes d'impression car ils servent de base pour les restaurations dentaires. La limitation de courant de nombreux scanners de référence est l'absence de balayage de précision de gros objets comme des arcades dentaires complets, ou la possibilité limitée pour évaluer la surface des dents détaillées. Un nouveau scanner de référence, basé sur la variation technique de balayage de mise au point, a été évaluée en ce qui concerne la plus grande précision locale et générale. Un protocole d'analyse spécifique a été testée pour balayer la surface de la dent d'origine à partir des empreintes dentaires. En outre, des matériaux modèles différents ont été vérifiés. Les résultats ont montré une précision de numérisation haute du scanner de référence avec un écart moyen de 5,3 ± 1,1 um pour la justesse et de 1,6 ± 0,6 um pour la précision en cas de scans arcade complète. Méthodes d'empreintes dentaires actuelles ont montré beaucoup plus élevé écarts (justesse: 20,4 ± 2,2 um, précision: 12,5 ± 2,5 um) than la Précision d'analyse interne du scanner de référence. Les petits objets comme surface de la dent unique peuvent être numérisés avec une précision encore plus élevée, qui permet au système d'évaluer érosive et dent abrasif perte de surface. Le scanner de référence peut être utilisée pour mesurer les différences pour un grand nombre de domaines de recherche dentaires. Les différents niveaux de grossissement combinés avec une précision locale et générale de haut peuvent être utilisés pour évaluer les changements de dents ou des restaurations simples jusqu'à des changements de arcade complète.
Introduction
La précision est d'un intérêt majeur dans de nombreux domaines de la médecine dentaire. Remplacement des tissus durs dentaires a besoin d'une prothèse de montage exacte pour assurer le bon fonctionnement et éviter de détruire davantage la structure restante de la dent 1,2. Prothèses partielles fixes et prothèse totale sont particulièrement critiques pour le montage exact des structures de soutien comme des dents ou des implants 3 préparés. C'est la raison pour laquelle une reproduction très précise est nécessaire, en particulier dans le domaine des empreintes dentaires et les flux de travail de laboratoire dentaire. Toutefois, d'autres domaines de traitement dentaire bénéficient également d'un résultat vrai et précis métrique, pour vérifier le succès du traitement et évaluer de nouvelles stratégies de traitement, par exemple l'augmentation des tissus mous et durs, l'érosion et à l'abrasion, la surveillance des traitements parodontaux, et les traitements orthodontiques 4,5. Dans beaucoup de ces domaines, des procédures de validation actuelles sont des mesures de distance linéaire avec étriers ou des microscopes 6,7. Ces méthods sont limités à seulement quelques points de mesure et des informations limitées de trois dimensions (3D) des modifications de la zone de test. Méthodes de mesure les plus récents incluent la capture optique ou radiographique de toute la surface du test objet 8,9. Ici, la surface ou le volume entier est mesuré et affiché comme un objet 3D sur l'écran d'ordinateur. Mesures linéaires sont possibles, ainsi que des superpositions de modèles de différentes époques de balayage. Avec cette superposition, une évaluation des modifications de surface à chaque point de balayage est possible. Ceci permet la possibilité de surveiller une zone spécifique ou de l'affichage des déformations dans les trois axes de coordonnées. En outre, les changements volumétriques peuvent être mesurées 10. Le point limite à ces nouvelles méthodes est la précision du dispositif de balayage, utilisé pour capturer l'objet de test. Aucune des modifications au sein de l'exactitude du dispositif de balayage de référence peut être divisée en des changements de l'objet d'essai ou des erreurs d'analyse. Précision de balayage est souvent une valeur donnée par le fabricantcant dérivé de la numérisation de petits objets calibrés 11. Cette erreur d'analyse minimale est différente lors de la numérisation de gros objets comme une arcade dentaire. Précision compose de justesse et de précision. L'exactitude est la déviation de l'objet balayé de sa géométrie réelle. La précision est l'écart entre les balayages répétés (ISO 5725-1). Dans cette étude, un nouveau scanner optique de référence, sur la base de la variation technique de balayage de mise au point, a été introduit pour analyser les échantillons de dent à des modèles complets de voûte avec la plus grande exactitude. Ce scanner de référence a été utilisé comme une base pour plusieurs études, comparant la précision d'empreinte dentaire de techniques classiques et numériques 12-14 et pour des projets concrets concernant l'occlusion dentaire et à l'abrasion des matériaux dentaires. L'objectif de cette étude était de fournir des informations de base de la précision du scanner de référence et des possibilités d'utiliser ce dispositif dans le domaine de la recherche dentaire.
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Protocol
1. Préparation des échantillons / base
- Appliquer un fond plat autour de l'échantillon. Placer l'échantillon sur la table de balayage. Orienter la surface de mastication par rapport au plan horizontal (figure 1).
2. Analyse de logiciel
- Démarrez le programme puis le module de mesure de laboratoire (Figure 2)
- Positionner l'échantillon au centre de la table de numérisation.
- Choisissez la lentille de grossissement correct. Pour les grands objets, comme des analyses de arcade complète, utilisez l'objectif 5X.
- Déplacez l'optique de balayage à l'aide de la souris 3D jusqu'à ce que la surface de l'échantillon est affiché sur la fenêtre d'affichage en direct (figure 3).
- Utilisez la commande de sonde pour régler l'exposition et le contraste pour obtenir les paramètres de numérisation optimales. Pour les surfaces en métal, utiliser une exposition entre 400 et 800 ps et un contraste entre 0,3 et 0,8 (figure 4).
- Vérifiez la qualité de l'image en cochant le bouton"Afficher la qualité d'image dans l'aperçu en direct".
- Définissez les paramètres corrects dans la section "Mesure de la commande". Le type de mesure est "3D Dataset"; ImageField Type est "général ImageField" (Figure 5).
- Cliquez sur "Nouveau ImageField".
- Définir le volume de numérisation. Le logiciel a besoin des coordonnées de délimitation du volume de mesure.
- Déplacez le spécimen au plus haut niveau et le plus bas de numérisation et cliquez sur "Ajouter Position" à deux points. La valeur "Range Z" représente la hauteur réelle du volume de balayage (Figure 6).
- Déplacer l'échantillon aux boundings XY du volume de scan. Cliquez sur "Ajouter Position" pour définir l'axe X et l'axe Y longueurs. La dimension du volume de balayage est affiché dans l'onglet "Information" et devrait dépasser les dimensions de l'échantillon de 1 cm dans l'axe X et l'axe Y.
- Vérifiez le nombre de «points». Le logiciel est capable de scanner 100 millions de points de surface dans un "ImageField" balayage. Le nombre réelde points dépasse cette limite. "Décimer" le numéro du point de mesure par un "sous-échantillonnage latéral" de la taille de point.
- Cliquez sur "Paramètres avancés" (figure 7).
- Déplacez le curseur "latéral sous-échantillonnage" à la droite jusqu'à ce que le nombre de «points» est réduite en dessous de 100 M (figure 7). Le sous-échantillonnage réduit la résolution latérale des points de la surface, ce qui entraîne une plus grande taille de pixel de l'objet balayé. Pour assurer des résultats optimaux de numérisation, la résolution verticale est augmentée.
- Cliquez sur "Démarrer la mesure". Cela va démarrer le "Mode de Prévisualisation". Le logiciel effectue un pré-balayage avec les dimensions X et Y, l'axe sélectionné.
- Après le pré-scan est terminé, sélectionnez la région d'intérêt. Cela contribue à réduire la taille du fichier et le temps de balayage (Figure 8).
- Sélectionner toutes les régions du prescan sauf l'échantillon et deux champs de mesure autour de l'échantillon, contenant la base plat (figure 9).
- Cliquez sur "Démarrer" pour lancer la numérisation.
- Contrôler le balayage dans la "Visionneuse" avec la souris et appuyez sur le bouton gauche de la souris (figure 10).
- Fermez la fenêtre et cliquez sur "Afficher Pseudo Color Seulement".
- Cliquez sur "Paramètres" et "pseudo Coloriage", et choisissez "répétabilité".
- Réglez le "Max." la valeur de 0,2, puis cliquez sur "Appliquer la plage".
- Contrôler la répétabilité, il doit être égal pour les zones avec la même inclinaison et matériel. En particulier, la base autour de l'échantillon doit afficher une répétabilité homogène (Figure 11).
- Cliquez sur "base de données" et enregistrer la numérisation vers le dossier approprié.
- Exporter l'analyse de différents formats de fichiers, si nécessaire. Cliquez sur "File/Export/3D données Comme / ...." Le protocole peut être mis en pause à ce moment-là et a continué plus tard.
3. Analyse de différence
- Utilisez la "3D-Editor" pour couper la base. Cette zone ne sera pas utilisée pour la différenceanalyse.
- Pour comparer et d'analyser deux balayages, démarrez le logiciel "Différence de mesure» (figure 12).
- Choisissez le second modèle à comparer.
- Cliquez sur "Alignement automatique rugueux" pour effectuer un premier match des modèles.
- Cliquez sur "Réglage manuel" et aligner les modèles de tourner et déplacer jusqu'à ce qu'ils soient dans le même sens (figure 13).
- Cliquez sur "Alignement automatique" et "Appliquer" pour commencer le meilleur algorithme d'ajustement pour le modèle optimal correspondant.
- Cliquez sur "différences" pour voir la carte de différence entre les deux modèles assortis.
- Sélectionnez une plage de couleur appropriée pour afficher les écarts (figure 14). Enregistrez le dessin d'écart visuel comme une capture d'écran pour l'analyse.
Cliquez sur "Statistiques" pour afficher les valeurs statistiques des différences. Choisissez une taille de classe um et enregistrer les données de l'histogramme dans un fichier texte pour la comparaison statistique (Figure 15).
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Representative Results
Figure 16A montre l'analyse d'un échantillon de gypse. Pour vérifier les paramètres de balayage optimal, contrôler la répétabilité de la matière. Une partie de l'échantillon est analysé avec différents réglages de contraste et de luminosité et la répétabilité est vérifié après chaque balayage de trouver les réglages optimaux de balayage. Les surfaces métalliques montrent les meilleurs résultats avec un faible contraste 1.0 et matériaux de gypse ou de résine avec un contraste plus élevé. Figure 16B montre la répétabilité sans paramètres de numérisation optimales après le scan d'essai. La surface inclinée de rebroussement présente une faible reproductibilité. Figure 16C montre la même surface balayée avec un contraste optimal et la luminosité. Figure 17A montre l'analyse d'une arcade dentaire. Le pentes raides au buccale et aspects oraux a révélé une faible répétabilité (Figure 17B). La justesse d'une telle analyse est présentée à la figure 17C. Un fond plat, entourant le modèle, significaaugmente ntly exactitude de balayage, lorsqu'il est inclus dans l'analyse (figures 17D-17F).
La figure 18 montre le protocole de l'étude pour la vérification de la précision du scanner et l'analyse de la précision d'un procédé d'impression conventionnel avec un matériau Vinylsiloxanether.
Le tableau 1 montre la justesse et le tableau 2 de la précision de modèle maître balaie à partir de différentes orientations d'axes xyz et à partir d'un procédé d'impression classique. Numérisation à partir de directions différentes vérifié l'exactitude du scanner de référence pour cette demande spécifique sur la précision dentaire. Il a révélé des effets de filtre du logiciel de numérisation. Les résultats ont montré très faible écart dans l'ensemble de l'arcade dentaire. Les images de différence peuvent être utilisés pour visualiser les limites spécifiques du processus de numérisation. Les zones avec des pentes raides comme la face palatine des incisives ont montré des écarts locaux plus élevés en raison d'une plus faiblequalité de balayage de la surface (figure 19).
Les écarts provoqués par différentes méthodes d'impression ont été significativement plus élevée que la précision de l'intérieur du système de balayage de référence. Les deux justesse et précision étaient significativement plus faibles avec le procédé conventionnel de prise d'empreinte avec le scanner de référence. Les images de différence ont montré la déformation de l'impression avec des déformations positives et négatives en particulier vers l'extrémité distale de l'arcade dentaire (Figure 20A). L'impression numérique a montré un autre type de modèle d'écart, avec des écarts plus élevés en particulier vers les dents distale (figure 20B)
L'abrasion de matériaux dentaires peut être analysé de la même manière, la superposition de la surface de la dent, avant et après la mastication simulation. Figure 21 montre un test échantillon avant et après une simulation de la mastication et leur superposition. Perte de surface locale était visible dans l'image de différence. Perte moyenne verticale de hauteur et les variations de volume peuvent être mesurés avec le logiciel d'analyse de différence.
Figure 1:. Spécimen avec un fond plat posé sur la table xy du scanner de référence Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 2: Lancer "IF-Laboratoire module de mesure." Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 3: Ajuster l'axe z à la base. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 4: ". Contraste" Ajuster "exposition" et Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 5: Définir les paramètres de numérisation. rong> Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 6: Définir le volume de numérisation. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 7: Décimer taille de point. Cliquez ici pour agrandir l'image.
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Figure 8:. Prescan de l'échantillon Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 9: Définition des zones d'image nécessaires. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 10:. Mesure de contrôle Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 11:. Répétabilité de contrôle du balayage Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 12: Chargez deuxième balayage de modèle pour l'analyse de la différence. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 13:. alignement manuel de deux ensembles de données de balayage automatique avant de mieux pour l'enregistrement Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 14:. Réglez l'échelle d'analyse de différence visuelle Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 15: fichier. Affichage et exportation des statistiques pour l'analyse Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 16:. Influence des paramètres de numérisation de répétabilité A) numérisée modèle de dent unique pour la mesure de l'abrasion. La première étape pour la numérisation d'un nouveau matériau est de trouver le rapport de contraste optimal et la luminosité pour assurer une haute répétabilité pour des mesures précises B) la répétabilité d'un point de rebroussement sans paramètres de numérisation optimales (contraste: 0,25, luminosité: 0,8 ms) C) La répétabilité du modèle surface avec des paramètres de numérisation optimales (contraste 1.3, la luminosité de 1,4 ms). Cliquez ici pour agrandir l'image.
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Figure 17:. Préparer une analyse complète du modèle d'arcade A) Numérisation sans la base B) Répétabilité en marge du modèle est faible en raison de la forte angulation de la surface de la dent, en particulier dans la région antérieure C) La superposition des différentes directions de balayage montre une déformation de l'analyse, à partir de la région antérieure du modèle D) Application d'une base horizontale autour du modèle avec un matériau ayant des propriétés de réflexion de la lumière égalité E) de modèle numérisée et spectacle de base répétabilité élevée tout autour de l'objet à scanner F) La superposition des différents directions de balayage montre que de petites déviations locales mais toute aucune déformation de la numérisation. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 18:. Protocole pour l'évaluation de scanner et de tests de précision pour les impressions classiques de l'arcade complète Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 19: analyse de la différence Le logiciel calcule la différence entre les deux surfaces avec la méthode du plus proche voisin signée de chaque point de la surface, résultant en environ six millions de valeurs de différence pour chacune des comparaisons.. Les données de différence peuvent être exportés dans un fichier Excel pour l'analyse statistique. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 20: les images de différence de différentes méthodes d'impression par rapport au modèle de maître (justesse), la couleur graduée de -100 um (violet) à 100 um (orange). Les images de différence montrent différents schémas de déviations avec différents matériaux d'empreinte (A et B) et l'utilisation d'un procédé d'impression numérique (C). L'évaluation en trois dimensions peut être utilisé pour optimiser les procédures d'impression. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 21: image Différence entre une éprouvette avant et après mastication simulation, couleur grADED de -20 pm (orange) à -500 um (violet). Le balayage à haute résolution de la surface de la dent est utilisée pour évaluer l'usure de différents matériaux de restauration avec in vivo et des tests in vitro. Cliquez ici pour agrandir l'image.
| Balayez 1 | Balayez 2 | Balayez 3 | Balayez 4 | Numérisation 5 | Moyenne ± écart-type | |
| Référence scanner | 5.5 | 6.5 | 5.0 | 6.0 | 5.5 | 5,3 ± 1,1 |
| Impression classique | 15,5 | 22,0 | 22,5 | 18,0 | 21,5 | 20,4 ± 2,2 |
Tableau 1: Justesse ([90-10] / 2 pourcentile, moyenne ± écart-type, um) de scanner de référence et impression classique avec Vinylsiloxanether.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Référence scanner | 0,5 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | 2.5 | 2.0 | 2.0 | 1.5 | 2.0 | 1.0 | 1,9 ± 1,3 |
| Impression classique | 10.5 | 11.0 | 11.0 | 14,5 | 14,5 | 16,5 | 10,0 | 11.0 | 15,5 | 10.5 | 12,5 ± 2,5 |
Tableau 2: Précision ([90-10] / 2 centile, moyenne ± devi normeation, um) de scanner de référence et impression classique avec Vinylsiloxanether.
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Discussion
La précision est une exigence fondamentale en médecine dentaire. Le scanner de référence est capable de numériser objets petits et grands avec une grande justesse et précision. Avec la méthode de numérisation optimale, même sur des surfaces dentaires détaillées morphologiques individuels peuvent être analysés avec une haute résolution et la répétabilité. Avec les différents niveaux du scanner de grossissement, les structures morphologiques macro et micro peuvent être acquises. Il est possible de balayer une grande variété de matériaux modèles.
L'évaluation de la précision du scanner de référence composée de scans avec des orientations différentes des modèles et des analyses répétées de la même orientation du modèle de révéler logiciel de numérisation et des algorithmes de filtrage 12. La mesure de précision pour vérifier le scanner de référence a été réalisée avec un modèle complet de l'arc en acier inoxydable provenant de l'impression d'un patient. Avec cette procédure, la déviation du processus de balayage lui-même a été quantifié et la valeur de a révéléla justesse et la précision du scanner de référence sans connaissance préalable de la morphologie numérisée. En revanche, les machines à mesurer tridimensionnelles, ou CMM dispositifs, également utilisé pour les mesures de référence de mesure, ne peut pas analyser la structure de la dent en détail en raison de la taille de la tipball. Avec de tels dispositifs de mesure, seuls quelques points de la surface et des géométries spéciales peuvent être capturées 15.
Comme avantage, le logiciel d'analyse est capable d'afficher la répétabilité de chaque point de la surface balayée. Un faible répétabilité des moyens de précision de balayage inférieure du point de surface. Ce ne sera pas seulement une incidence sur l'exactitude de la région mais aussi la précision globale de la totalité de l'objet scanné les images simples sont cousues ensemble après le scan. Grâce à cette fonctionnalité, une sélection optimale des paramètres de numérisation est possible d'assurer des résultats optimaux de numérisation. En outre, le scanner est réglable pour une grande variété de matériaux de balayage. Une surface rugueuse peut être balayéavec la réflexion de la lumière normale et le contraste et la luminosité ajustée. Surfaces ayant des propriétés hautement réfléchissantes, métal, par exemple poli peuvent être numérisés avec un filtre polarisant pour éviter les reflets irréguliers et obtenir une mesure propre. Pour les objets avec des pentes abruptes, un anneau de lumière est préférable d'éclairer ces zones avec cette source de lumière supplémentaire.
Une spécialité de surfaces dentaires est la morphologie. L'échantillon se termine par de fortes pentes à l'aspect oral et buccale. Ces régions avec faible teneur en plomb de répétabilité pour abaisser la précision, en particulier lorsque la couture de grands objets ensemble comme complets des analyses d'arcade dentaire. Pour assurer une grande précision de pleins balayages d'arcade dentaire, il est nécessaire entourent le modèle avec un fond plat. Le matériau de base doit avoir les mêmes paramètres d'analyse en tant que matériau de modèle.
Avec cette méthode d'analyse, il est possible de comparer des impressions conventionnelles et numériques avec le même procédé d'évaluation et de donner une direct comparaison. La comparaison en trois dimensions de la surface avec les images de différence contribue à définir les erreurs de chaque méthode d'impression et peut être utilisé pour améliorer la qualité de l'impression en mettant au point une procédure d'impression optimale. À ce jour, les vérifications des scanners dentaires n'ont été décrits en utilisant les objets petit test 11.
Le (90-10) / 2 percentile est utilisé pour décrire l'écart moyen de deux surfaces. Cette valeur décrit la distance maximum de 80 pour cent de la surface de l'objet de test à partir du modèle de référence. Les 10 pour cent plus élevé et le plus bas de la surface ne sont pas pris en compte en raison des effets de marge et différents formats de numérisation des modèles 12.
La limitation du scanner de référence est le temps de balayage. Structures vitales et des spécimens humides ne peuvent être directement analysés avec cette méthode. Une autre limitation est la direction de balayage fixée. Avec un seul balayage, dégagements cannoà être analysée. Scans de différentes directions pourraient être jumelés à étendre le modèle. Les matériaux non-structurés comme les matériaux de résine sans taux de charge ne peuvent pas être analysés avec une grande précision en raison de leurs propriétés de réflexion faible. De tels matériaux ont besoin d'un revêtement de surface, par exemple la pulvérisation cathodique d'or.
Les résultats actuels montrent un grand avantage du scanner de référence pour évaluer la précision de l'impression. La comparaison 3D fournit beaucoup plus d'informations par rapport à des mesures de distance en deux dimensions simples utilisées dans de nombreuses études 3,6,7. Les effets locaux des différents procédés d'impression et de l'origine de la déformation peut être évaluée, notamment avec les procédés d'impression numérique 13. La stabilité de l'abrasion des matériaux de remplissage peut être évaluée à l'aide de véritables morphologies dentaires sans limites géométriques. Champs d'intérêt futurs utiliseront la précision de l'occlusion dentaire, l'ajustement de prothèses dentaires, ainsi que la rugosité measurements de conception / fabrication assistée par ordinateur assistée par ordinateur (CAO / FAO) des matériaux après broyage.
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Disclosures
Les auteurs déclarent qu'ils n'ont aucun intérêt financier concurrents ou d'autres conflits d'intérêts.
Acknowledgments
Les auteurs remercient le technicien dentaire Nicola Lanfranconi pour la production du modèle de référence maître et la Société Alicona pour leur soutien continu à l'amélioration du logiciel de numérisation.
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 |
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