Summary
精度は、歯科医療の主要な需要である。正確性を検証するために、リファレンス·スキャナが必要とされている。この記事では、高い真度と精度を有する歯科用の形態の多種多様なを取得するように調整スキャン方法を使用して新しい基準スキャナを提示します。
Abstract
基準スキャナは、手順の多くを確認するために、歯科医療において使用されている。主な関心は、彼らが歯科修復のための拠点として機能したような印象の方法を確認することです。多くの参考スキャナの電流制限は、完全な歯列弓のような大きな物体を走査し、精度の不足、または詳細歯の表面を評価するための限定された可能性である。焦点変動走査技術に基づいて、新たな基準スキャナは、最も一般的なローカルおよび正確性に関して評価した。特定の走査プロトコルは、歯科印象から元の歯の表面を走査するために試験した。また、別のモデル材料を確認した。結果は、完全なアーチスキャンの場合の精度のための真度および1.6±0.6μmの5.3±1.1ミクロンの平均偏差と基準スキャナの高いスキャニング精度を示した。 T現在の歯科用印象方法ははるかに高い偏差（12.5±2.5ミクロン：20.4±2.2μmで、精度の正確さ）を示したハン基準スキャナの内部スキャンの精度。単一の歯の表面のような小さなオブジェクトは、びらん性および研磨歯の表面損失を評価するためのシステムを可能にする、より高精度で走査することができる。基準スキャナは、歯科研究分野の多くのための違いを測定するために使用することができる。高い局所および全身精度と組み合わさ種の異なった倍率レベルは、完全なアーチに変化するまで、単一の歯または修復の変化を評価するために使用することができる。
Introduction
精度は、歯科医学の多くの分野での主要な関心である。歯の硬組織を交換すると、適切な機能を確保し、さらに残りの歯の構造1,2を破壊防ぐために、正確なフィッティングプロテーゼを必要とします。固定部分義歯と総補綴物は、準備された歯やインプラント3のような構造を支援する正確なフィッティングのために特に重要である。非常に正確な再現が必要な理由は、特に、歯科印象と歯科技工所のワークフローの分野である。しかし、歯科治療の他の分野は、治療の成功を確認し、新たな治療戦略などソフトとハードの組織増強、腐食や磨耗監視、歯周治療、および矯正治療4,5を評価するために、真実かつ正確な韻律成果から利益を得る。これらの分野の多くでは、現在の検証手順は、キャリパーや顕微鏡6,7との直線距離の測定値である。これらのメタODSは、少数の測定点と検査部位の三次元（3D）の変化の限定された情報に限定される。新しい測定方法は、試験対象物8,9の表面全体の光または放射線撮影が挙げられる。ここで、全表面又は体積を測定し、コンピュータ画面上の3Dオブジェクトとして表示される。リニア測定が可能であるだけでなく、様々なスキャン時間からモデルの重ね合わせ。この重ね合わせにより、各スキャン点における表面変化の評価が可能である。これは、特定の領域を監視したり、すべての3座標軸の変形を表示する可能性を可能にします。また、体積変化が10を測定することができる。これらの新しい方法に限定する点は、試験対象物を捕捉するために使用されるスキャナの精度である。基準スキャナの精度内の変更のいずれも、試験対象または走査誤差の変化に分割することができない。スキャン精度は、多くの場合、MANUによって与えられた値であり、小さ な、校正されたオブジェクト11をスキャンすることに由来しで経済。歯列弓のような大きなオブジェクトをスキャンする場合、この最小限のスキャンエラーが異なります。精度は、真度と精度で構成されています。真実は、その本当のジオメトリからスキャンされたオブジェクトの偏差です。精度を繰り返しスキャン（ISO 5725から1）との偏差である。本研究では、焦点変動走査技術に基づく新しい光学的基準スキャナは、最高の精度で完全なアーチモデルに単一の歯から検体をスキャンするために導入した。この基準スキャナは、従来とデジタル技術12月14日からと歯科咬合と歯科材料の摩耗に関する実際のプロジェクトのための歯科用印象の精度を比較した、いくつかの研究のためのベースとして使用された。本研究の目的は、基準スキャナおよび歯科研究の分野においてこのデバイスを使用するいくつかの可能性の精度の基本的な情報を提供することであった。
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Protocol
1。試料の準備/ベース
- 標本の周りフラットベースを適用します。スキャンテーブルの上に試料を置きます。水平面（ 図1）に咬合面を配向。
2。ソフトウェア解析
- プログラムを起動した後、実験室測定モジュール（ 図2）
- スキャンテーブルの中心に試料を置きます。
- 正しい倍率レンズを選択してください。大きなオブジェクトの場合は、完全なアーチスキャンのように、5倍の対物レンズを使用しています。
- 試験片の表面はライブビューウィンドウ（ 図3）上に表示されるまで、3Dマウスを使って、スキャン光学系を移動します。
- 最適な走査パラメータを達成するための露出とコントラストを設定するためにセンサ制御を使用してください。金属表面の場合は、400および800秒と0.3と0.8の間のコントラストの間に露出します（ 図4）を使用します。
- ボタンをチェックすることにより、画像品質を確認「ライブプレビューで表示画質」。
- の「測定制御」で正しいパラメータを設定します。測定タイプが「3Dデータセット」である。に、ImageFieldタイプ」は、一般に、ImageField」（ 図5）である。
- 「新しいのImageField」をクリックします。
- スキャンボリュームを定義します。ソフトウェアは、メジャーボリュームの境界座標を必要とします。
- 最高と最低のスキャンレベルに試料を移動し、両方の点で、「追加位置」をクリックしてください。 「Z範囲」の値は、スキャンボリューム（ 図6）の実際の高さを示している。
- 走査空間のXY boundingsに試料を移動します。 X軸およびY軸の長さを定義するために、「追加位置」をクリックしてください。スキャンボリュームの寸法は、「情報」タブで示され、X軸及びY軸が1cmで試験片の寸法を超えるべきである。
- 「ポイント」の番号を確認してください。ソフトウェアは、1つ "のImageField「スキャンにおける走査億表面の点が可能である。実数この点の制限が超えています。ポイントサイズの「横ダウンサンプリング」によって計測点の数を「デシメーション」。
- 「詳細設定」（ 図7）をクリックします。
- 「ポイント」数は100、M（ 図7）以下に減少するまで、右に「ラテラルダウンサンプリング」のスライダを移動します。ダウンサンプリングは、走査対象のより大きな画素サイズで、その結果、表面の点の横方向の解像度を低下させる。最適なスキャン結果を確実にするために、垂直方向の解像度が増加する。
- 「測定開始」をクリックします。これは「プレビューモード」を起動します。ソフトウェアは、選択されたXおよびY軸寸法のプレスキャンを実行する。
- プリスキャンが完了した後、関心領域を選択する。これは、ファイルサイズと走査時間（ 図8）を低減するのに役立つ。
- フラットベース（ 図9）を含む、試料の周りの試料と2小節のフィールドを除いて、プレスキャンのすべての部分を選択します。
- スキャンを開始するには「スタート」をクリックします。
- マウスを使って「ImageViewerの」でスキャンを制御し、マウスの左ボタン（ 図10）を押します。
- ウィンドウを閉じ、「オンリービュー疑似色」をクリックしてください。
- 「設定」をクリックして、「擬似カラーリング」と「再現性」を選択します。
- 「最大」に設定0.2に付加価値と「適用範囲」をクリックしてください。
- 再現性を制御するには、同じ傾斜と材料と地域のために等しくなければなりません。具体的には、試料の周りのベースは、均質な再現性（ 図11）を表示する必要があります。
- 「データベース」をクリックし、適切なフォルダにスキャンを保存します。
- 必要に応じて、さまざまなファイル形式へのスキャンをエクスポートします。 「File/Export/3Dデータとして/ ...」をクリックしますプロトコルは、その時点で一時停止し、後に継続することができる。
3。差分解析
- ベースを離れてカットする「3D-Editor "を使用してください。このエリアには、違いのために使用されることはありません分析。
- 2つのスキャンを比較し、分析するために、「差測定」ソフトウェア（ 図12）を起動します。
- 比較する2番目のモデルを選択します。
- モデルの最初の一致を実行するために「自動ラフアライメント」をクリックします。
- 「手動調整」をクリックして、それらが同じ向き（ 図13）になるまで回転させて移動してモデルを揃える。
- 「自動アライメント」をクリックして、最適なモデルマッチングに最適なアルゴリズムを開始するには「適用」。
- 2マッチしたモデルの差分マップを表示するには、 "違い"をクリックしてください。
- （ 図14）の偏差を表示するには、適切な色の範囲を選択します。分析用のスクリーンショットのような視覚偏差パターンを保存します。
差の統計値を表示する「統計」をクリックします。 1ミクロンクラスのサイズを選択して、統計的な比較のためにテキストファイルにヒストグラムデータを保存する（ 図15）。
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Representative Results
図16aは、石膏試料のスキャンを示しています。最適なスキャンパラメータを確認するには、材料のための再現性を制御します。標本のセクションでは、さまざまなコントラストと明るさの設定でスキャンされ、再現性は、最適なスキャン設定を見つけるために、各スキャン後にチェックされている。金属表面は、高いコントラストでコントラストも低い1.0石膏や樹脂材料で最高の結果を示す。 図16Bは、テストスキャン後に最適なスキャンパラメータを指定せず再現性を示しています。傾斜カスプ面が低く再現性を示している。 図16Cは、最適なコントラストと明るさでスキャンと同じ表面を示す。 図17Aは、歯列弓のスキャンを示しています。急に頬で傾斜し、口頭の側面が低い再現性（ 図17B）を明らかにした。このようなスキャンの真実を、 図17Cに表示されます。モデル、significa周囲の平坦なベース、スキャン（ 図17D-17F）に含まれるntly、走査精度が向上する。
図18は、スキャナの精度を検証しvinylsiloxanether材料で、従来の印象法の精度を分析するための試験プロトコールを示しています。
表1は、異なったxyz軸の向きから、従来の印象法からマスターモデルスキャンの精度と真度を表2に示す。異なる方向からのスキャンは、歯科精度に、この特定の需要基準スキャナの精度を検証した。なお、スキャンソフトウェアの任意のフィルタ効果を明らかにした。結果は、歯列弓全体渡って非常に低い偏差を示した。差分画像は、スキャン処理の固有の制限を視覚化するために使用することができる。急に切歯の口蓋側面のように傾斜した領域が低いため、より高い局所的偏差を示した表面の走査品質（ 図19）。
異なる印象法によって生じる偏差が基準走査システムの内部精度よりも有意に高かった。真度と精度の両方が基準スキャナよりも、従来の印象法で有意に低かった。差分画像は、特に歯列弓（ 図20A）の遠位端に向かって正と負の変形で印象の変形を示した。デジタル印象は特に遠位の歯（ 図20B）に向かって、より高い偏差で、偏差パターンの異なる種類を示した
歯科材料の磨耗前とシミュレーションを咀嚼した後に歯の表面を重畳し、同じ方法で分析することができる。 図21は、咀嚼シミュレーション及びそれらの重ね合わせの前および後の試験片を示している。局所表面損失があった六差分画像でてアクセスします。平均の垂直方向の高さの損失および体積変化は、差分解析ソフトウェアを用いて測定することができる。
図1：基準スキャナのXYテーブル上に置かれ平坦なベースで試料 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図2：「IF-研究所測定モジュール。 "スタート 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図3：ベースにZ軸を調整します。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図4：「コントラスト」「露出」とを調整して 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図5：スキャンパラメータを定義します。 栄> 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図6：スキャンボリュームを定義します。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図7：ポイントサイズをデシメート。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
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図8：試料のプレスキャン 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図9：必要な画像フィールドを定義します。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図10：制御走査 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図11：スキャンの制御再現性 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図12：差分解析のための第二のモデルスキャンをロードします。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
FigurE 13：登録の自動最良の前に2スキャンデータセットの手動アラインメント 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図14：視覚的な差異分析のスケールを設定しますが 、より大きな画像を見るにはここをクリックしてください。
図15：分析の表示とエクスポート統計ファイル はここをクリック拡大画像を表示します。
図16：反復性上のスキャンパラメータの影響 A）の摩耗測定のための単一の歯のモデルをスキャンしました。新素材をスキャンするための最初のステップは、最適なスキャンパラメータなしのカスプの再現性）正確な測定Bの高い再現性を確保するために、最適なコントラスト比と輝度を見つけることです（コントラスト：0.25、明るさ：0.8ミリ秒）、C）、モデルの再現性最適なスキャンパラメータ（コントラスト1.3、明るさ1.4ミリ）で表面。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
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図17：モデルで余白のベースB）再現することなく完全な弓モデルスキャンの準備 A）スキャンは異なる走査方向の重ね合わせを示し、特に、前方領域C）で、なぜなら歯面の高角度付けの低いスキャンの変形、同等の光反射特性の材料Eすべてのスキャン対象物のF程度）スキャンされたモデルとベースのショー高い再現性）が異なるの重畳したモデルを中心に水平なベースを適用）モデルDの前方領域で始まるスキャン方向小さなローカル偏差が、スキャンの無い全体変形のみを示しています。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図18：スキャナ評価と従来のフルアーチ印象の精度試験のためのプロトコルは 、より大きな画像を見るにはここをクリックしてください。
図19：差分解析ソフトウェアは、各比較のために周りの600万差分値で、その結果、すべての表面点から署名付き最近傍法との二つの面の間の差を計算する。差分データは、統計分析のためのExcelファイルとしてエクスポートすることができます。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
図21：前に、シミュレーションを咀嚼後の試験片の間の差分画像 、カラーグラム-500ミクロン（紫）に-20ミクロン（オレンジ）からaded。歯の表面の高解像度スキャンは、in vivoおよびin vitro試験で異なる修復材料の耐摩耗性を評価するために使用されます。 拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。
| スキャン1 | スキャン2 | スキャン3 | スキャン4 | スキャン5 | 平均±SD | |
| 基準スキャナ | 5.5 | 6.5 | 5.0 | 6.0 | 5.5 | 5.3±1.1 |
| 従来の印象 | 15.5 | 22.0 | 22.5 | 18.0 | 21.5 | 20.4±2.2 |
表1：真度 （[90-10] / 2あたりパーセンタイルは、基準スキャナとvinylsiloxanether従来印象の±標準偏差、μm）を意味する。
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| 基準スキャナ | 0.5 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | 2.5 | 2.0 | 2.0 | 1.5 | 2.0 | 1.0 | 1.9±1.3 |
| 従来の印象 | 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パーセンタイル、平均値±標準デビATION、基準スキャナとvinylsiloxanether従来印象の程度）。
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Discussion
精度は、歯科医学の基本的な需要がある。基準スキャナは、高真度と精度で小規模および大規模なオブジェクトをスキャンすることができます。最適な走査方法であっても個々の歯の表面の詳細な形態学は、解像度が高く再現性でスキャンすることができる。スキャナの異なった倍率レベルで、マクロとミクロの形態学的構造を取得することができる。これは、モデルの様々な材料を走査することが可能である。
基準スキャナの精度の評価は、異なるモデルの向きと走査し、ソフトウェアフィルタリングアルゴリズム12を明らかにするため、同じモデルの向きを繰り返しスキャンとスキャンからなった。基準スキャナを検証する精度測定は、患者の印象由来ステンレス鋼フル弓モデルを用いて行った。この手順では、走査プロセス自体のずれを定量し、値を明らかにしたスキャンされた形態学の予備知識がなくても基準スキャナの正確さと精度。これとは対照的に、座標測定機、またはCMMには、基準測定に使用されるデバイスを、測定のためtipballのサイズの詳しい歯の構造をスキャンすることはできません。このような測定装置と、少数の表面点と特殊形状は、15を捕捉することができる。
利点として、スキャンソフトウェアは、すべてのスキャンされた表面点の再現を表示することができる。低再現性は表面点の低いスキャン精度を意味します。シングル画像をスキャンした後に縫合されているので、これは、ローカルエリアの正確さだけでなく、全体をスキャンしたオブジェクトのグローバルな精度には影響しません。この機能により、スキャンパラメータの最適な選択は、最適なスキャン結果を確保することができる。また、スキャナはスキャン多種多様な材料の範囲で調整可能です。粗い表面を走査することができます通常の光の反射、調整、コントラストや明るさに。高反射特性を有する表面は、 例えば研磨した金属は、不規則な反射を回避し、クリーンな測定を得るために、偏光フィルタを用いてスキャンすることができます。急に傾斜すると、オブジェクトの場合は、リングライトは、この追加の光源を用いてこれらの領域を明るくするのが好ましい。
歯の表面の専門は形態学である。標本は、急な経口および頬側面に傾斜するで終わる。低再現性のリードとのこれらの領域は、完全な歯列弓のスキャンのように一緒に大きなオブジェクトをステッチ場合は特に、精度が低下します。完全な歯列弓のスキャンの高精度を確保するためには、平坦なベースを持つモデルサラウンド必要である。基材は、モデル材料と同じ走査パラメータを有していなければならない。
この走査方法では、同じ評価方法で従来のデジタル印象を比較するとdirを与えることができる電気ショック療法の比較。差分画像を表面の3次元比較は、すべての印象方法の特定のエラーを定義するために役立ち、最適なインプレッションプロシージャを開発することによって印象の品質を改善するために使用することができる。今日まで、歯科用スキャナの検証がわずか被検査物11を用いて説明してきた。
（90-10）/ 2パーセンタイルは、2つの表面の平均偏差を説明するために使用される。この値は、参照モデルから試験対象面の80％の最大距離を表す。表面の最高と最低の10％があるため、マージンの影響とモデル12の異なるスキャンサイズで考慮されません。
基準スキャナの制限は、走査時間である。バイタル構造や湿った標本を、直接、この方法ではスキャンできません。別の制限は、固定走査方向である。シングルスキャンで、cannoアンダーカットTスキャンされる。異なる方向からのスキャンは、モデルを拡張するために一致させることができた。任意の充填剤含有のない樹脂材料のような非構造化された材料は、それらの低反射特性を高精度でスキャンすることができません。このような材料は、表面コーティング、 例えば 、金スパッタリングを必要とする。
現在の結果は、印象の精度を評価するための基準スキャナの大きな利点を示す。 3Dの比較は多くの研究3,6,7で使用される単純な2次元の距離測定に比べてはるかに多くの情報を提供しています。異なる印象の方法および変形の起点の局所作用は、特にデジタル印象13の方法で評価することができる。充填材料の摩耗安定性は幾何学的な制限なしに実際の歯の形態を用いて評価することができる。興味のある将来のフィールドは、咬合、歯科修復物の適合だけでなく、粗さmeasuremの精度を使用します粉砕後、コンピュータ支援設計/コンピュータ支援製造（CAD / CAM）材料のエント。
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Disclosures
著者は、彼らが競合する経済的利益やその他の利害関係がないことを宣言します。
Acknowledgments
著者らは、スキャンソフトウェアの改善との継続的なサポートのためのマスター参照モデルとAlicona会社を製造するための歯科技工士ニコラLanfranconiに感謝します。
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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