Summary
La misurazione quantitativa dell'usura è un metodo di crescente importanza nella misurazione della progressione dell'usura dei denti. Descriviamo qui un protocollo, la sua precisione e la sua precisione intra/inter-rater per l'acquisizione e la sovrapposizione di dentature ripetute in vivo scansionate in pazienti con usura da moderata a grave, riportando sia le misurazioni di altezza che di volume.
Abstract
La misurazione quantitativa dell'usura è di crescente interesse per misurare la progressione dell'usura dei denti. Tuttavia, la maggior parte delle ricerche sulla misurazione quantitativa dell'usura si è concentrata sull'usura simulata o sui calchi in gesso scansionati. È stato sviluppato un protocollo 3D Wear Analysis (3DWA) che analizza l'usura dei denti in vivo attraverso scanner intraorali disponibili per i medici odontoiatrici. Questo studio ha studiato la precisione del protocollo 3DWA per misurare l'usura attraverso la perdita massima di altezza (mm) e la variazione di volume (mm3). I dati osservazionali di usura prospettica di 55 pazienti sono stati analizzati dopo intervalli di 0-1, 0-3 e 0-5 anni per determinare i tassi di usura, e sono stati scelti campioni di convenienza per testare la precisione del protocollo sulle dentature scansionate due volte in una seduta e la sua precisione intra e inter-rater su scansioni con intervalli di 0-3 e 0-5 anni. Le scansioni sono state effettuate utilizzando scanner intraorali (IOS) e sovrapposte utilizzando software di misurazione 3D. Sono stati eseguiti test T per determinare l'errore strutturale e casuale e sono stati calcolati intervalli di taglio per interpretare l'errore. Per la precisione del protocollo, la differenza media era di 0,015 mm (-0,002; 0,032, p = 0,076) per l'altezza e -0,111 mm3 (-0,250; 0,023, p = 0,101) per il volume. L'errore di misurazione duplicato era di 0,062 mm per l'altezza e 0,268 mm3 per il volume. Le misurazioni dell'altezza erano abbastanza precise da misurare l'usura dopo intervalli di 0-3 o 0-5 anni; Tuttavia, le misurazioni del volume erano suscettibili di errori procedurali e sensibilità dell'operatore. Il protocollo 3DWA è abbastanza preciso da misurare adeguatamente la perdita di altezza dei denti dopo intervalli di almeno 3 anni o in pazienti con grave progressione dell'usura, ma non è adatto per misurare le variazioni volumetriche.
Introduction
L'usura dei denti, sebbene non pericolosa per la vita, può avere un impatto negativo sulla qualità della vita dei pazienti, sia fisiologicamente che psicologicamente1. Può influenzare la funzione masticatoria ed estetica, nonché la qualità della vita. La gravità dell'impatto dipende dall'eziologia, dalla progressione e dalla presentazione dell'usura e può differire notevolmente tra i pazienti2. Si prevede che l'impatto dell'usura dei denti aumenterà in futuro a causa dell'aumento dell'aspettativa di vita umana, dei cambiamenti dello stile di vita e delle persone che mantengono i loro denti naturali più a lungo3. Pertanto, diagnosticare l'usura dei denti e quantificare la progressione dell'usura dei denti è di crescente importanza nel fornire assistenza al paziente.
Nonostante l'importanza di misurare l'usura dei denti, i dati quantitativi in vivo sulla quantità assoluta di usura dei denti sono scarsi. I risultati sulla progressione dell'usura dei denti sono spesso contraddittori a causa della grande variazione nella metodologia utilizzata. Diversi studi hanno mostrato tassi di progressione relativamente bassi nei pazienti con usura fisiologica, con perdita di altezza riportata tra 11 e 29 μm all'anno e perdita di volume intorno a 0,04 μm3 all'anno 4,5,6. Nei casi di usura avanzata dei denti o di abitudini parafunzionali esistenti, sono stati riscontrati tassi di progressione molto più elevati, tra 68 e 140 μm all'anno 7,8,9. Queste misurazioni sono state basate su calchi di gesso e matrici di gesso ed eseguite con diversi software di scansione e sottrazione 3D o microscopi. Poiché questi metodi non sono disponibili o pratici nello studio dentistico, non sono ancora adatti per l'uso nell'assistenza clinica. Tuttavia, la scansione 3D intraorale sta rapidamente diventando disponibile nella pratica odontoiatrica generale, con vantaggi sia per il paziente che per l'operatore in termini di velocità e comfort d'uso, insieme a una facile archiviazione e condivisione dei dati10. I dati 3D possono anche essere utilizzati per la misurazione quantitativa dell'usura, in cui vengono sovrapposte scansioni di denti o mascelle e viene misurata la differenza tra le scansioni. Ciò fornisce un'opzione quantitativa per misurare la progressione della perdita di materiale dentale in altezza o volume11,12.
I risultati sulla precisione (vicinanza dell'accordo tra misurazioni replicate) e accuratezza (la differenza tra una quantità misurata e il suo valore reale) sono stati variabili quando si utilizzano gli scanner per rilevare e misurare l'usura. La misurazione quantitativa dell'usura è stata segnalata come un metodo dispendioso in termini di tempo con precisione e accuratezza spesso sconosciute o inadeguate, specialmente quando si tratta di usura minima13,14. Altri hanno riferito che gli scanner intraorali sono abbastanza precisi da rilevare e monitorare l'usura dei denti, con aree di riferimento di sovrapposizione (migliore adattabilità) e impostazioni software che influenzano significativamente il risultato15,16.
Sono stati utilizzati vari metodi per trovare la migliore adattabilità: 1) allineamento dei punti di riferimento basato su punti di riferimento come tessuti molli, denti intatti adiacenti e processi alveolari, 2) allineamento standard best-fit con il software che riduce al minimo l'errore di distanza della mesh tra nuvole di dati o 3) allineamento di riferimento best-fit con il miglior adattamento eseguito su una selezione di aree scelte dall'operatore. È stato riscontrato che l'allineamento di riferimento più adatto ha la massima precisione e accuratezza15,17. La ricerca mostra che la precisione e l'accuratezza di una misurazione quantitativa dell'usura aumenta quando vengono confrontate strutture più piccole, come i denti singoli, invece di un'arcata completa18,19. Sono stati introdotti due sistemi automatizzati che utilizzano scansioni 3D e misurazione quantitativa dell'usura per monitorare l'usura; Uno è stato testato in un ambiente in vitro su arcate accorciate o denti singoli, mentre l'altro ha indicato qualche promessa per l'uso in vivo per misurazioni volumetriche rispetto ai calchi scansionati in laboratorio20,21,22. La maggior parte di questi studi sull'accuratezza e la precisione si basano su calchi scansionati o usura simulata in vitro e, pertanto, non sono facilmente traducibili in risultati clinici. Trovare un protocollo clinicamente fattibile per eseguire misurazioni quantitative dell'usura dopo la scansione intraorale in vivo sarebbe, quindi, un passo successivo vitale nel monitoraggio dell'usura dei denti15.
Presso il Radboud University Medical Center di Nijmegen, nei Paesi Bassi, è stato sviluppato un protocollo di analisi dell'usura 3D (3DWA) che utilizza un software di misurazione 3D per misurare l'usura dei denti in vivo utilizzando uno scanner intraorale su pazienti con usura dei denti da moderata a grave. Poiché è quasi impossibile misurare l'accuratezza in vivo, questo articolo si concentra sulla determinazione della precisione del protocollo 3DWA. In particolare, questo studio si propone di 1) descrivere la precisione dello scanner e del processo di scansione (acquisizione) e la successiva sovrapposizione sovrapponendo due scansioni della stessa dentatura acquisite nella stessa sessione (precisione del protocollo). Inoltre, il protocollo 3DWA è stato testato per 2) precisione intra- e 3) inter-rater durante la misurazione della progressione dell'usura sia in altezza (mm) che in volume (mm 3), su scansioni effettuate a intervalli di0-3 o 0-5 anni. Le scansioni sono state effettuate per via intraorale in pazienti con usura da moderata a grave e la misurazione quantitativa dell'usura è stata eseguita utilizzando il protocollo 3DWA.
Per testare l'accordo tra valutatori con diversi tipi di formazione, sono stati selezionati e formati tre valutatori. Rater 1 era uno studente di dottorato, che ha ricevuto una formazione approfondita sull'esecuzione del protocollo 3DWA e aveva 1 anno di esperienza nell'analisi delle scansioni prima di eseguire in modo indipendente le misurazioni duplicate selezionate. Rater 2 era uno studente dell'ultimo anno di laurea in odontoiatria, a cui è stato dato il protocollo e una spiegazione del programma software e, successivamente, ha eseguito il protocollo in modo indipendente. Rater 3 era uno studente di MSc dentale, che ha ricevuto il protocollo, una spiegazione del programma software e due sessioni di allenamento di 3 ore, dopo di che ha eseguito in modo indipendente il protocollo per le misurazioni duplicate. I valutatori non avevano informazioni cliniche sui soggetti diverse dalle scansioni prima dell'analisi. Le scansioni sono state rese anonime e codificate prima dell'analisi da parte di ricercatori diversi dai valutatori. Durante l'analisi e la misurazione dell'usura dei denti, le vecchie annotazioni dei valutatori precedenti sono state nascoste prima dell'analisi nel software. Le misurazioni dei diversi valutatori sono state inizialmente salvate in file diversi.
Un gruppo di 55 pazienti è stato incluso da uno studio osservazionale prospettico più ampio sulla progressione dell'usura dei denti del Radboud Tooth Wear Project presso il Dipartimento di Odontoiatria, Radboud University Medical Center, a Nijmegen (Paesi Bassi). Questi pazienti sono stati sottoposti a scansione all'assunzione, richiamo di 1 anno, richiamo di 3 anni e richiamo di 5 anni. Le statistiche descrittive delle scansioni disponibili dal gruppo di 55 pazienti sono state calcolate per quanto riguarda l'usura dei denti dopo intervalli 0-1-, 0-3- e 0-5 anni per altezza (mm) e volume (mm3) per confrontare e interpretare i risultati dell'analisi della precisione dell'usura dei denti in termini di rilevanza clinica.
Per calcolare la precisione del protocollo, due pazienti sono stati scelti in modo casuale dal campione sopra menzionato di 55 e hanno chiesto il permesso di scansionare la loro dentizione due volte con una pausa di 15 minuti invece di una volta a un appuntamento di richiamo. Il protocollo 3DWA è stato quindi eseguito dal rater 1. A causa dell'elevato numero di misurazioni di altezza e volume su due dentizioni (rispettivamente 65 per l'altezza e 16 per il volume per dentizione), ciò è stato ritenuto soddisfacente per stimare in modo affidabile la precisione. Per calcolare la precisione all'interno di un valutatore (intra-rater: rater 1), è stato selezionato un paziente con usura moderata e ripetuto 1 mese dopo. Per calcolare la precisione tra i valutatori (inter-valutatori: valutatori 1, 2 e 3), è stato selezionato un campione di convenienza di quattro pazienti, con due pazienti moderati e due pazienti con grave progressione dell'usura. Gli intervalli tra le scansioni selezionate erano di 3 o 5 anni. I risultati tra valutatori sono stati calcolati, confrontando il valutatore 1 con il valutatore 2 e il valutatore 1 con il valutatore 3.
Protocol
È stata ottenuta l'approvazione etica istituzionale per il protocollo (codice ABR: NL31401.091.10).
Nota : i seguenti passaggi descrivono il protocollo 3DWA.
Figura 1: Rappresentazione visiva delle fasi per la sovrapposizione e la misurazione quantitativa dell'usura. Questa cifra è stata modificata da K. Ning et al.23. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
1. Acquisizione
NOTA: per eseguire la scansione delle dentizioni è stata utilizzata la seguente procedura.
- Isolare la dentizione usando divaricatori per labbra, cuscinetti asciutti ed eiettori di saliva ricci.
- Polverizzare leggermente la dentatura prima della scansione, se necessario per lo scanner intraorale utilizzato.
- Scansiona la dentatura secondo le istruzioni del produttore. Fare riferimento alla tabella dei materiali per i prodotti utilizzati.
2. Sovrapposizione
NOTA: la seguente procedura è stata utilizzata per la sovrapposizione e la misurazione quantitativa dell'usura.
- Aprire il programma software 3D (vedere Tabella dei materiali). Aprire (o importare) le scansioni vecchie e nuove (file STL / PLY) della mascella superiore e inferiore.
- Seleziona i denti separati.
- Selezionare una scansione, quindi utilizzare Selezione lazo e Seleziona attraverso per selezionare un dente. Salvare il dente separato utilizzando Strumenti > Nuovo oggetto > Da selezione. Selezionare Copia e incolla e assegnare un nome all'oggetto (ad esempio, 17_2016_Original).
- Ripetere questa procedura per ogni dente della mascella superiore e inferiore, nonché per le scansioni vecchie e nuove. Prima di selezionare un nuovo dente, deselezionare il dente selezionato in precedenza (fare clic con il pulsante destro del mouse, quindi su Cancella tutto).
- Selezionare un dente specifico in Model Manager (ad esempio, 17_2016). Cambia Seleziona attraverso con Seleziona visibile. Utilizzare lo strumento lazo per selezionare i tessuti molli e le aree di contatto ed eliminare (fare clic con il pulsante destro del mouse > Elimina o premere il pulsante Canc sulla tastiera) queste parti. Ripeti questa operazione per tutti i singoli denti.
- Calcola la migliore vestibilità per dente.
- Selezionate in Model Manager la vecchia scansione e (facendo clic con il pulsante destro del mouse) impostatela come Imposta riferimento (Set Reference). Allo stesso modo, impostare la nuova scansione come Set Test. Selezionare la scansione di riferimento e, nella scheda Allineamento , scegliere Allineamento più adatto, impostare Eliminazione deviatore su 1, premere Applica e quindi OK.
- Controlla la qualità della vestibilità migliore. Passate ad Analisi > selezione tramite oggetto (Analysis Selection Through Object ) e create un'intersezione perpendicolare alla superficie dal lato buccale a quello palatale. Premere su Calcola. Una sezione trasversale di entrambe le scansioni (linee rosse e nere) diventerà visibile. Controllare se Best Fit è corretto e che la nuova scansione non sia sovrapposta (superiore) rispetto alla vecchia scansione.
- Premere OK per tornare alla scansione.
NOTA: facoltativamente, potrebbe essere necessario migliorare la migliore vestibilità quando le aree con troppa usura interferiscono con l'ottenimento di una corretta vestibilità. Questa fase è descritta al punto 2.3.3.1.- Deselezionate le aree delle scansioni vecchie e nuove con gravi perdite di materiale utilizzando lo strumento Lazo . Selezionare aree su, se possibile, almeno tre superfici (buccale-palatinale/linguale-occlusale). Ripetere i passaggi da 2.3.1 a 2.3.3.
- Selezionare Analisi > Confronto 3D per creare un modello colorato dell'usura. Per ottenere sfaccettature di usura come valori negativi nei risultati, eseguire i passaggi seguenti.
- Cambia spettro come segue: Segmento di colore: 21; Max. Critico: 0,2 mm; Nominale massimo: 0,02 mm; Nominale minimo: -0.02 mm; Critico: -0,2 mm; Cifre decimali: 3.
- Fare clic su Applica e quindi su OK. Il risultato del confronto 3D viene presentato in Model Manager.
NOTA: la diminuzione dell'altezza (usura) è mostrata in blu e l'aumento di altezza è mostrato in giallo-rosso. Le superfici senza modifiche sono visualizzate in verde. Le superfici che il software non è stato in grado di calcolare a causa di gravi perdite sono mostrate in grigio. In tal caso, viene seguito il passaggio 3.2 anziché il passaggio 3.1.
3. Misurazione quantitativa dell'usura: altezza
- Misurare la perdita di altezza verticale.
- Fare clic su Imposta risultato sul dente montato e confrontato. Vai a Creare annotazioni nella scheda Analisi . Impostate il raggio di deviazione a 0,1 mm. Selezionare l'area con la maggiore quantità di usura (punto blu più scuro) e fare clic su OK per tornare alle scansioni.
- Utilizzate Modifica spettro per aumentare o diminuire il valore di Max Critical quando l'area blu più scura è troppo grande per determinare il punto di massima usura. Cambia il colore, risultando in un punto chiaro di blu più scuro.
- Esportare il valore dall'annotazione sul punto di maggiore usura al sistema dati.
- Determinare la perdita verticale di materiale sulle immagini 2D con quote 2D (metodo di confronto 2D ).
- Impostare la scansione precedente come scansione di riferimento e la nuova scansione come scansione di prova.
- Effettuate più sezioni trasversali (Analisi > sezione tramite oggetto > Calcola > OK) sulle posizioni/cuspidi con la maggiore perdita di materiale (utilizzate il risultato Confronto 3D per determinare la posizione).
- Fare clic su Test scan, quindi selezionare Quote 2D nella scheda Analisi . In Controllo vista (View Control), selezionate la sezione trasversale che mostra la differenza di altezza massima nell'area da misurare.
- Selezionate Parallels ( Parallels) per Tipo di quota.
- In Metodi di selezione, fare clic su Test. Segnare la scansione di prova nella posizione dell'usura maggiore, quindi fare clic su RIF in Metodi di prelievo e fare un segno sulla scansione di riferimento. Fare clic su un punto selezionato (massima quantità di usura) per ottenere il risultato ed esportarlo nel sistema dati, quindi fare clic su OK.
4. Misurazione quantitativa dell'usura: volume
- Taglia i denti
- Selezionare il dente da confrontare. Fare clic con il pulsante destro del mouse sulla scansione e quindi fare clic su Duplica per fare copie delle vecchie e nuove scansioni del dente da misurare. Rimuovere le automazioni dalla copia selezionando Automazioni, facendo clic con il pulsante destro del mouse su di essa e quindi facendo clic su Elimina. Selezionare entrambe le copie della vecchia e della nuova scansione del dente.
- Vai a Poligoni e seleziona Ritaglia con piano. Tagliare le aree interdentali e poi le aree cervicali creando intersezioni, lasciando solo una superficie occlusale chiusa. Rifilate disegnando l'intersezione, ottenendo un'area selezionata rossa e un'area blu non selezionata divisa per l'intersezione.
- Fare clic su Interseca piano, Elimina selezione, quindi su Chiudi intersezione e OK per tagliare l'area selezionata sulle superfici interdentale e cervicale e creare un volume chiuso. Se necessario, invertire prima l'area selezionata se il software seleziona il lato occlusale da eliminare.
NOTA: nel caso in cui venga visualizzato l'errore "l'intersezione non può essere chiusa", c'è un foro nell'intersezione scelta che ne impedisce la chiusura. Regolare leggermente l'intersezione scelta per risolvere questo problema.
- Chiudere i restanti (piccoli) fori.
- Chiudere piccoli fori nelle scansioni selezionando Riempi tutto. I fori selezionati sono contrassegnati con un bordo verde e, dopo il riempimento, diventeranno rossi.
- Se ci sono troppi o troppo grandi fori che impediscono la misurazione del volume, escludere il dente.
- Misurare i volumi di entrambi gli oggetti.
- Vai a Analisi > volume di calcolo. Se il volume è 0, significa che è ancora presente un foro nell'oggetto.
- Esportare i valori dei volumi vecchi e nuovi nel sistema dati preferito.
5. Analisi statistica
- Calcola la precisione del protocollo con un T-test a campione singolo, determinando l'errore strutturale e casuale sia per l'altezza (mm) che per il volume (mm3).
NOTA: l'errore casuale ha una media zero e viene definito errore di misurazione duplicato (DME). Poiché il DME è presente due volte in misurazioni ripetute, il DME è stato calcolato come la deviazione standard delle differenze divisa per √2. - Calcola l'intra e l'inter-precisione con il T-test accoppiato, da cui vengono riportati la correlazione, l'errore strutturale e il DME.
- Per visualizzare l'accordo, ottenere le trame di Bland-Altman e violino.
- Per confrontare e interpretare i risultati, utilizzare gli intervalli tagliati (P90 meno P10) calcolati dal gruppo più ampio di 55 pazienti per quanto riguarda l'usura dei denti dopo intervalli di 0-1, 0-3 e 0-5 anni per altezza (mm) e volume (mm3).
NOTA: Questi intervalli sono stati leggermente tagliati per enfatizzare l'intervallo di osservazioni più normali o meno normali, mentre un intervallo completo sarebbe determinato da osservazioni molto specifiche.
Representative Results
Durante l'analisi dei dati, è stata misurata la differenza massima di altezza tra le superfici occlusali. Per i molari sono state misurate tre o quattro cuspidi e, per i premolari, sono state misurate due cuspidi. Per i denti anteriori mascellari, sono stati misurati il bordo incisale e la superficie palatale e, per i denti anteriori mandibolari, è stato misurato il bordo incisale. Ciò ha comportato un massimo di 65 posizioni misurate per dentizione. La differenza nel volume della superficie occlusale è stata misurata solo sui denti posteriori, risultando in un massimo di 16 osservazioni per dentizione.
Sono stati esclusi i denti con restauri su oltre il 75% della superficie misurata, così come i terzi molari. Su superfici con restauri parziali, l'altezza è stata misurata sul materiale del dente. Le differenze di altezza chiaramente causate da artefatti come il raggruppamento di saliva sono state escluse come superficie o la misurazione è stata effettuata altrove sulla superficie. Altri motivi per l'esclusione di superfici o denti erano l'assenza dei denti, l'inadeguatezza migliore o l'incompletezza dei dati (grandi lacune nella scansione). Gli esiti negativi (usura inversa o "crescita", che è clinicamente impossibile) sui denti e sulle superfici inclusi non sono stati utilizzati per ulteriori analisi statistiche tranne quando si calcola la precisione del protocollo, per la quale sono state notate le differenze, sia negative che positive.
Tabella 1: Risultati dell'analisi della precisione delle misurazioni dell'usura dei denti per altezza e volume. Clicca qui per scaricare questa tabella.
Precisione: differenze strutturali
I dati per la precisione del protocollo sono stati visualizzati in grafici di violino (Figura 2 e Tabella 1). I dati per la precisione intra- e inter-rater sono stati visualizzati nei grafici di Bland Altman (Figura 3 e Tabella 1). Per l'altezza, è stata trovata una differenza statisticamente significativa tra R1 e R3, che non è clinicamente significativa, come si può vedere dall'intero intervallo di confidenza (ci) vicino a 0. Per il volume, è importante notare che, per la precisione intra-valutatore, il 50% dei denti misurati doveva essere escluso dall'analisi a causa di misurazioni negative (ad esempio, "crescita") che indicavano inoperabilità.
Figura 2: Grafici di violino per (A) altezza (mm) e (B) volume (mm3) per la precisione del protocollo. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 3: Grafici di Bland Alman per (A,D) intra-rater e (B,C,E,F) precisione inter-rater per altezza (B-C) e volume (E-F). La linea continua indica la differenza media e le linee tratteggiate indicano i limiti di accordo. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Precisione: errore casuale
Per quanto riguarda il DME per l'altezza, c'erano DME simili per la precisione del protocollo e la precisione inter-rater e un DME molto più basso per la precisione intra-raster. La correlazione era elevata e simile per la precisione tra valutatori, molto alta per la precisione intra-valutatore e non poteva essere calcolata per la precisione del protocollo. L'allenamento sembrava avere scarso effetto quando si osservava il DME e la correlazione per l'altezza. Per quanto riguarda il volume, ci sono state grandi differenze tra la precisione del protocollo, la precisione tra valutatori e i risultati di precisione intra-raster.
Al fine di interpretare le differenze strutturali e casuali descritte nella Tabella 1, è importante conoscere l'intervallo di misurazioni di altezza e volume che ci si aspetta dopo diversi anni in pazienti con usura da moderata a grave, che sono descritti nella Tabella 2.
Tabella 2: Intervalli trimmed derivati dal gruppo più ampio di pazienti soggetti a usura a intervalli di 0-1, 0-3 e 0-5 anni e la differenza media e DME espressi in percentuali dell'intervallo tagliato. Clicca qui per scaricare questa tabella.
Interpretazione dei risultati:
Il confronto dei risultati per l'altezza con l'intervallo di usura ridotto osservato in un gruppo di 55 pazienti con usura dei denti da moderata a grave ha dato piccole differenze strutturali (differenza media) per tutti gli intervalli e tutti i test. Per il DME, ci sono state grandi differenze tra intervalli 0-1- e 0-3- o 0-5 per tutti i test, indicando che, per brevi intervalli (progressione di usura limitata), il protocollo non è abbastanza preciso, ma, per intervalli più lunghi (o tassi di progressione dell'usura più elevati), la precisione è adeguata.
Per quanto riguarda il volume, le differenze strutturali erano piccole su tutti gli intervalli, ad eccezione dei risultati che confrontavano il rater 1 e il rater 3. Per il DME, c'erano grandi differenze tra intervalli 0-1 e 0-3 o 0-5 per tutti i test. Nonostante i buoni risultati per la precisione del protocollo, ci sono state grandi differenze tra gli operatori, un numero elevato di valori anomali e molti denti esclusi a causa della "crescita" misurata, indicando scarse prestazioni del protocollo per quanto riguarda il volume, anche per intervalli più lunghi.
La differenza tra precisione del protocollo e intra-precisione è dovuta a differenze di metodo; Per calcolare la precisione del protocollo, i denti sono stati scansionati nella stessa sessione. Non si è verificata alcuna usura tra le scansioni, risultando in un'eccellente vestibilità ottimale. Pertanto, la precisione dell'altezza è stata determinata principalmente da goccioline di saliva e polvere di scansione che creano piccoli picchi, causando una grande differenza di altezza quando si misura il punto più alto sulla superficie (Figura 4). Per calcolare l'accordo intra-valutatore, le scansioni sono state utilizzate con un intervallo di 5 anni tra di loro, con conseguente presenza di usura che aumenta la difficoltà di eseguire la migliore adattabilità. Tuttavia, è stata misurata solo l'usura e sono stati sospettati residui di saliva / polvere o aree con possibili restauri o flaring (distorsione ai bordi scansionati del dente; Figura 5) sono stati evitati, aumentando così la precisione.
Poiché il volume viene calcolato per l'intera area occlusale e non da misurazioni localizzate, è molto meno influenzato da occasionali goccioline di saliva rispetto all'altezza quando si misura la precisione del protocollo. Ci si aspetterebbe che l'intra-precisione sia inferiore alla precisione del protocollo per il volume, poiché è influenzata dalla procedura di adattamento migliore, che, a sua volta, è resa più difficile dall'usura che avviene tra le scansioni. Ciò influisce sull'intera area occlusale di un dente e, inoltre, le aree con saliva, polvere, restauri e svasature non possono essere deselezionate o ignorate rispetto a quando viene misurata l'altezza. Tuttavia, i risultati per la precisione intra-rater e la precisione del protocollo per il volume erano simili a causa di un singolo valore anomalo che deduceva la precisione del protocollo.
Analizzando i dati di altezza sulla progressione dell'usura confrontando il valutatore 1 con il valutatore 2, è emerso chiaramente che, per l'altezza, un gruppo di valori anomali poteva essere attribuito a due fattori: 1) le misurazioni sui denti con grave usura sono state effettuate con il metodo 2D Compare (Step 3.2), invece del confronto 3D (Step 3.1) e 2) una serie di misurazioni è stata effettuata erroneamente sulla saliva in pool, che è stato scambiato per usura dal rater 2 (Figura 6). I dati sono stati, quindi, suddivisi in 3 gruppi e analizzati separatamente: "saliva", "normale" e "2D Compare" (Figura 6A). Rater 3 (addestrato) non ha effettuato misurazioni sulla saliva in pool, dimostrando che l'allenamento ha avuto successo in questo senso (Figura 6B).
Quando si confrontano le altezze delle annotazioni ("normali") e le misurazioni 2D manuali (2D Compare) per il valutatore 1, le misurazioni "normali" avevano una differenza di altezza media di 0,132 mm, con N = 223, una deviazione standard di 0,112 e intervallo: -0,001; 0,847 e le misurazioni 2D Compare avevano una differenza di altezza media di 0,557 mm, con N = 5, una deviazione standard di 0,160 e intervallo: 0,351; 0,743, indicando che le misurazioni 2D Compare erano in un intervallo più elevato con una deviazione standard più elevata rispetto alle misurazioni normali
Figura 4: Esempio di picchi di saliva sui denti senza usura (aree gialle incisali) e usura causata da artefatti (area blu linguale che indica o svasatura o tartaro rimosso). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 5: Esempio di saliva aggregata nelle fessure (blu) e nella punta della saliva (rosso-arancio) sulla cuspide mesio-palatale e buccale. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 6: Grafici a dispersione per la misurazione delle variazioni di altezza con punti colorati che indicano gruppi di misurazioni ("saliva", "normale" e "Confronto 2D"). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Discussion
Protocollo Critical Steps:
Il protocollo 3DWA ha dimostrato di fornire misurazioni precise dell'altezza con eccellenti accordi inter- e intra-accordo. Per le misurazioni di volume, tuttavia, il protocollo non è adatto. I principali fattori che hanno determinato la precisione sia dell'acquisizione che della sovrapposizione sono stati l'isolamento durante la scansione e la ricerca della migliore vestibilità durante la sovrapposizione. La sovrapposizione è semplice se i denti non sono cambiati ma diventa sempre più difficile quando l'usura progredisce, soprattutto se l'usura non è facilmente individuabile ma coinvolge ampie sezioni della superficie.
In una situazione clinica, l'usura negativa (crescita) può essere semplicemente ignorata, come è stato fatto in questo studio, in quanto è un risultato impossibile. Gli errori di scansione, come le goccioline di saliva, lo spessore della verniciatura a polvere o la svasatura sono problematici anche nei denti invariati e potrebbero non essere sempre facilmente rilevabili, contribuendo all'errore di misurazione.
Modifiche e risoluzione dei problemi del metodo
Esecuzione della procedura più adatta
Quando si esegue una procedura di adattamento ottimale sui denti con usura, l'algoritmo dietro il valore quadratico medio della radice (RMS) renderà sempre la distanza media tra i punti nella mesh il più vicino possibile allo zero. Nei denti con progressione dell'usura, ciò può comportare una diminuzione della distanza nelle aree con usura e un aumento delle aree senza o con minore usura. Ciò comporterà una sottostima dell'usura delle superfici soggette a usura. Poiché si tratta di una popolazione con usura da moderata a grave, l'esecuzione di un allineamento standard di migliore vestibilità seguito dalla deselezione delle aree occlusali con chiare sfaccettature di usura e la ripetizione dell'allineamento di migliore vestibilità ha quasi sempre portato a una migliore vestibilità rispetto all'allineamento standard di migliore vestibilità, che è anche supportato dalla letteratura precedente15,17 . È importante che solo le superfici occlusali soggette a usura siano deselezionate in modo che siano disponibili il maggior numero possibile di superfici coronali per la procedura di adattamento migliore, di seguito denominata "tecnica di adattamento basata sul riferimento modificato"22. Le difficoltà nell'ottenere la migliore vestibilità in questa popolazione spiegano la differenza di precisione tra le misurazioni di altezza e volume. Se la procedura di adattamento migliore si traduce in un allineamento imperfetto, ciò influenzerà la differenza di volume del dente relativamente più delle misurazioni dell'altezza. Inoltre, le posizioni con artefatti come la saliva possono essere evitate nelle misurazioni dell'altezza ma non nelle misurazioni del volume.
Selezione del punto di massima usura
Alcuni valori anomali sono rimasti nonostante l'allenamento, causati da una varietà di fattori come disaccordi dovuti a anatomia poco chiara, usura o restauri, e non erano prevenibili regolando il protocollo. Un punto di miglioramento è stato raggiunto modificando lo spettro cromatico raffigurante l'usura, che viene mostrato come un'area blu. Modificando lo spettro, le aree blu scuro di usura potrebbero essere ridotte a un punto blu più scuro, individuando la posizione con la maggiore quantità di usura, il che ha ridotto la sensibilità dell'operatore nella scelta della posizione di maggiore usura.
Volume di misurazione rispetto all'altezza di misurazione
La precisione delle misurazioni del volume era insufficiente per la misurazione clinica dell'usura dei denti. Ciò è dovuto, in primo luogo, al suddetto problema relativo alla migliore vestibilità. Una leggera deviazione nella vestibilità può comportare una grande differenza tra i denti sovrapposti. In secondo luogo, saliva, restauri, polvere e altri possibili artefatti vengono misurati dal software come variazioni di volume, sebbene non siano usura effettiva. In terzo luogo, la selezione della superficie per le modifiche volumetriche potrebbe essere influenzata dalle dimensioni dei denti, dalla forma e dalle superfici scansionate. In quarto luogo, l'algoritmo software potrebbe essere troppo impreciso durante il riempimento dei fori o il calcolo del volume per rilevare con precisione le variazioni di volume. Poiché il calcolo della variazione di volume viene eseguito automaticamente dopo aver eseguito il miglior adattamento, l'imprecisione delle misurazioni del volume non ha portato a modifiche del protocollo se non a migliorare la migliore adattabilità. In teoria, la misurazione delle variazioni volumetriche sarebbe preferibile, poiché le variazioni volumetriche non sono influenzate da valori anomali in singoli punti dati o ampie sezioni dell'area invariate dall'usura, come le misurazioni dell'altezza12,17. Tuttavia, le variazioni volumetriche dipendono dalla dimensione del dente, che dovrebbe essere considerata quando si segnala la variazione volumetrica15. Inoltre, la misurazione dell'altezza può essere utile per ottenere una buona impressione dei processi di usura sulla superficie. È fondamentale che la ricerca futura si concentri sui metodi per misurare con precisione sia l'altezza che i cambiamenti volumetrici per determinare la progressione dell'usura dei denti.
Punti di forza e limiti del protocollo
Questo protocollo si basa su un metodo riproducibile chairside; Pertanto, i risultati si traducono in ciò che i medici potrebbero aspettarsi quando cercano un metodo per monitorare l'usura utilizzando scanner intraorali. Il protocollo 3DWA si è dimostrato preciso e, inoltre, i livelli di usura riscontrati per i pazienti con maggiore e minore progressione dell'usura (Tabella 2) erano simili a quelli trovati in letteratura, suggerendo un'elevata accuratezza anche 4,5,7,8,9.
I limiti sono anche i limiti che un medico dovrebbe affrontare: fattori legati al paziente come l'apertura limitata della bocca, la presenza di saliva o polvere di scansione (a seconda del tipo di scanner) e possibili artefatti di scansione o errori software con conseguente errore casuale (62 μm a livello superficiale), che è piuttosto sostanziale rispetto alla quantità di usura che ci si potrebbe aspettare dopo un anno in pazienti con grave usura dei denti (tra 68-140 μm all'anno) o in pazienti con usura fisiologica di circa 30 μm all'anno 4,5,6,7,8,9. Tuttavia, l'errore di misurazione duplicato diventa molto meno significativo quando l'intervallo di usura aumenta, a causa di un intervallo più lungo o di un'usura dei denti più grave e in rapida progressione. In secondo luogo, per scopi di ricerca, le misurazioni possono essere ripetute per ridurre il DME. In terzo luogo, gli scanner e i sistemi di scansione vengono costantemente rivisti e aggiornati e si prevede che la precisione aumenterà solo in futuro, il che crea maggiori possibilità per misurazioni precise di altezza e volume.
Sebbene il protocollo 3DWA fornisca informazioni utili e affidabili sulla progressione dell'usura dei denti nella ricerca, è probabilmente ancora troppo dispendioso in termini di tempo e costoso per l'applicazione nelle cure cliniche standard. Il software necessario per la misurazione quantitativa dell'usura non è prontamente disponibile per i ricercatori, per non parlare dei medici dentali10. Il confronto di dentizioni complete può richiedere tra 3 e 6 ore, a seconda dell'esperienza del valutatore e della gravità dell'usura. Pertanto, gli autori ritengono che un passo successivo vitale per migliorare l'assistenza ai pazienti sia l'automazione di questo protocollo 3DWA convalidato, che lo renderebbe più efficiente in termini di tempo e costi. Possono essere utilizzati anche approcci diversi, come l'uso dei denti indice invece di misurare tutti i denti e le cuspidi per determinare la progressione dell'usura.13.
L'importanza del metodo rispetto ai metodi esistenti/alternativi
Questo protocollo fornisce dati più quantificabili, oggettivi e precisi sulla progressione dell'usura dei denti rispetto ai metodi quantitativi più comunemente usati come l'indice di usura dei denti (TWI), il sistema di valutazione dell'usura dei denti (TWES) o l'esame di usura erosiva di base (BEWE)24,25,26. Questo è il primo studio condotto su tutte le scansioni dirette in vivo senza utilizzare scanner di laboratorio o impronte scansionate per valutare l'usura. In questo studio, sono state trovate un'adeguata precisione del protocollo e un'eccellente precisione intra-valutatore durante la misurazione dell'altezza. C'era solo una leggera differenza tra i valutatori, che non avrebbe comportato una diagnosi errata dei pazienti come portatori di usura stabile o progressiva da moderata a grave. Questo metodo non è stato in grado di fornire misurazioni precise del cambiamento volumetrico, che ricerche precedenti hanno sostenuto essere più affidabili e, in quell'area, sono necessarie ulteriori ricerche15.
La precisione del protocollo identificata di 0,062 mm (errore casuale o DME) per l'altezza non è l'unico fattore da considerare quando si tenta di determinare la precisione del protocollo per una determinata misurazione. Gli errori sistematici sono abbastanza minimi da poter essere respinti; Tuttavia, l'errore casuale di 0,062 è casuale e, quindi, non lo stesso per ogni misurazione. Ciò esclude l'esistenza di una soglia semplice per la precisione minima. In un ambiente di ricerca con molte misurazioni ripetute, l'effetto dell'errore casuale è minimo. In un singolo paziente, tuttavia, l'errore casuale entra in vigore. L'importanza di un errore casuale di 0,062 mm dipende da quale vero valore di perdita di altezza indica usura patologica dei denti. La soglia scelta combinata con il DME determina la possibilità di una misurazione che misuri l'usura patologica dei denti dove non ce n'è e viceversa. Ad esempio, per un singolo paziente, se viene determinata una soglia di 0,070 mm di usura dei denti all'anno come patologica e 0,030 mm di usura dei denti all'anno sono considerati fisiologici, un DME di 0,062 mm dà una probabilità del 26% che il valore identificato sia superiore a 0,070 mm quando il valore reale è 0,030 mm, classificando così falsamente un paziente come avente usura patologica. Tuttavia, dopo 3 anni, la soglia per l'usura patologica sarebbe di 0,210 mm. Quindi, con un valore reale di 0,090 mm (per 3 anni), c'è solo una probabilità del 2,6% che il valore trovato sia superiore al valore soglia. Pertanto, la raccomandazione è di misurare l'usura dei denti dopo diversi anni in pazienti con usura moderata, o a un intervallo più breve con maggiore progressione sospetta, al fine di determinare con precisione l'usura individuale.
Inoltre, è molto difficile confrontare la precisione riscontrata con i valori riportati in precedenza. Sebbene siano stati condotti molti studi sulla precisione e l'accuratezza degli scanner, la tecnica specifica utilizzata in questo studio, la scansione di un'arcata completa (che riduce la precisione) ma il confronto di singoli denti (che aumenta la precisione), rende impossibile confrontare i valori dati su arcate complete e denti singoli18. Nella ricerca condotta sulla progressione dell'usura dei denti, la precisione riportata si basava su risultati in vitro sull'usura simulata o eseguita con laser o scanner di laboratorio e, come tale, è difficile da confrontare con i risultati di questo studio e meno rilevante in un contesto clinico 6,14,17,20,21.
Importanza dell'applicazione
Nel complesso, questi risultati indicano che la misurazione quantitativa dell'usura delle scansioni intraorali è un metodo raggiungibile e preciso per quantificare la progressione dell'usura in altezza. Il risultato sembra essere indipendente dall'esperienza dell'operatore e dalla formazione limitata nel protocollo. Ciò ha grandi vantaggi nella ricerca, come la possibilità di quantificare e monitorare l'usura e memorizzare le informazioni digitalmente nei record dei soggetti. Questo protocollo sarebbe utile nella pratica clinica nella gestione dell'usura dei denti per determinare le opzioni di trattamento, creare consapevolezza e migliorare l'assistenza centrata sul paziente. Sebbene attualmente richiedano troppo tempo per essere eseguite, le versioni modificate del protocollo per la pratica clinica, come la misurazione dei denti indice invece delle dentizioni complete, possono alleviare questo problema, così come l'automazione del protocollo. Sarà un passo importante verso un futuro in cui i pazienti saranno sottoposti a scansione regolare come parte delle cure standard, con software che diagnostica le aree con progressione dell'usura.
Disclosures
Gli autori hanno dichiarato esplicitamente che non ci sono conflitti di interesse in relazione a questo articolo.
Acknowledgments
Questo studio è stato in parte finanziato dal Dutch Journal of Dentistry (Stichting Bevordering Tandheelkundige Kennis, NTVT BV).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dry Tips | Microbrush International | 273-DTL | Dry pad to cover buccal mucosa |
| GeoMagic Qualify | 3D Systems | Measurement, comparison and reporting software tool for first-article and automated inspection processes | |
| High Resolution Scanning Spray Powder | 3M ESPE | 42295100 | Powder to cover to-be scanned surfaces |
| High Resolution Sprayer | 3M | 42295100 | Sprayer for scanning powder |
| Lava Chairside Oral Scanner | 3M ESPE | 68901 | Intra Oral Scanner |
| Mobile True Definition Scanner | 3M | M06-6060 | Mobile Intra Oral Scanner |
| OptraGate | Ivoclar Vivadent | 49294 | Flexible lip and cheek retractor |
| Saliva Ejector HYGOFORMIC | Pulpdent | SV-6075 | Intra Oral Scanning Aids in tongue retraction and suction for mandibular scanning |
| True Definition Scanner | 3M | M06-6000 | Intra Oral Scanner |
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