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Engineering

Messen der Komplettbogenverzerrung eines optischen Zahnabdrucks

Published: May 30, 2019 doi: 10.3791/59261
Automatic Translation
1, 1
1Department of Prosthodontics, College of Dentistry, Yonsei University

Summary

Hier stellen wir ein Protokoll vor, um den Verzerrungsgrad an jedem Teil des wettbewerbsbogenlichen digitalen Eindrucks zu messen, der von einem intraoralen Scanner mit 3D-gedrucktem Metallphantom mit Standardgeometrien gewonnen wurde.

Abstract

Digitale Arbeitsabläufe werden aktiv zur Herstellung von Zahnrestaurationen oder Oralgeräten verwendet, seit Zahnärzte begonnen haben, digitale Eindrücke zu machen, indem sie 3D-Bilder mit einem intraoralen Scanner erfassen. Aufgrund der Art des Scannens der Mundhöhle im Mund des Patienten ist der Intraoralscanner ein Handgerät mit einem kleinen optischen Fenster, das kleine Daten zusammenfügt, um das gesamte Bild zu vervollständigen. Während des Vollbogenabdruckverfahrens kann es zu einer Verformung des Abformkörpers kommen und die Passform der Restauration oder des Gerätes beeinflussen. Um diese Verzerrungen zu messen, wurde ein Master-Probe mit einem Metall-3D-Drucker entworfen und hergestellt. Entworfene Referenzgeometrien ermöglichen die Einstellung unabhängiger Koordinatensysteme für jede Abformung und Messen von x-und z-Verschiebungen des Zylinder-Oberkreiszentrums, in dem die Verzerrung des Abdrucks ausgewertet werden kann. Um die Zuverlässigkeit dieser Methode zu bewerten, werden die Koordinatenwerte des Zylinders berechnet und zwischen den ursprünglichen CAD-Daten (Computer-Aided Design) und den mit dem Industriescanner erfassten Referenzdaten verglichen. Die Koordinatenunterschiede zwischen den beiden Gruppen waren meist weniger als 50 m, aber die Abweichungen waren hoch aufgrund der Toleranz des 3D-Drucks in den z-Koordinaten des schräg gestalteten Zylinders auf dem Molaren. Da das gedruckte Modell jedoch einen neuen Standard festlegt, wirkt es sich nicht auf die Ergebnisse der Testauswertung aus. Die Reproduzierbarkeit des Referenzscanners beträgt 11,0 x 1,8 m. Diese Testmethode kann verwendet werden, um die intrinsischen Probleme eines intraoralen Scanners zu identifizieren und zu verbessern oder um eine Scanstrategie zu entwickeln, indem der Verzerrungsgrad an jedem Teil des digitalen Gesamtbogenabdrucks gemessen wird.

Introduction

Bei der traditionellen Zahnbehandlung wird eine feste Restauration oder eine abnehmbare Prothese nach einem Modell aus hergestellt und mit einem Silikon oder irreversiblem Hydrokolloidmaterial imprägniert. Da eine indirekt hergestellte Prothese in der Mundhöhle geliefert wird, wurde viel Forschung durchgeführt, um die Fehler zu überwinden, die durch eine Reihe solcher Herstellungsverfahren verursacht wurden1,2. Kürzlich wird eine digitale Methode verwendet, um eine Prothese durch den CAD-Prozess zu erstellen, indem Modelle im virtuellen Raum nach dem Erfassen von 3D-Bildern manipuliert werden, anstatt Impressionen zu machen3. In den frühen Tagen wurde ein solches optisches Abformverfahren in einem begrenzten Bereich wie einer zahnärztlichen Kariesbehandlung eines oder einer kleinen Anzahl von Zähnen eingesetzt. Da jedoch die Basistechnologie des 3D-Scanners entwickelt wurde, wird nun ein digitaler Abdruck für den kompletten Bogen für die Herstellung von großflächigen festen Restaurationen, abnehmbaren Restaurationen wie einer Teil- oder Vollprothese, kieferorthopädischen Geräten und Implantat chirurgische Führungen4,5,6,7. Die Genauigkeit des digitalen Eindrucks ist in einer kurzen Region wie dem einseitigen Bogen zufriedenstellend. Da es sich bei dem intraoralen Scanner jedoch um ein Handgerät handelt, das den gesamten Gebiss durch Zusammennäheen des Bildes, das durch ein schmales optisches Fenster erhalten wurde, vervollständigt, kann die Verzerrung des Modells nach Abschluss des U-förmigen Zahnbogens sichtbar werden. Daher passt ein Gerät mit einem großen Sortiment, das auf diesem Modell hergestellt wird, möglicherweise nicht gut in den Mund des Patienten und erfordert eine Menge Anpassung.

Es wurden verschiedene Studien über die Genauigkeit des virtuellen Abformkörpers berichtet, der mit einem intraoralen Scanner gewonnen wurde, und es gibt verschiedene Forschungsmodelle und Messmethoden. Je nach Forschungsgegenstand kann es in klinische Forschung8,9,10,11,12 für tatsächliche Patienten und In-vitro-Studien13,14 unterteilt werden ,15,16 in Modellen durchgeführt, die separat für die Forschung produziert werden. Klinische Studien haben den Vorteil, dass sie in der Lage sind, die Bedingungen einer tatsächlichen klinischen Umgebung zu bewerten, aber es ist schwierig, die Variablen zu kontrollieren und die Anzahl der klinischen Fälle auf unbestimmte Zeit zu erhöhen. Die Anzahl der klinischen Studien ist nicht groß, da es eine Grenze gibt, um die gewünschten Variablen bewerten zu können. Auf der anderen Seite wurden viele In-vitro-Studien berichtet, die diegrundlegende Leistung des intraoralen Scanners durch Steuern von Variablen bewerten 17 . Das Forschungsmodell enthält auch einen teil- oder vollständigen Bogen von natürlichen Zähnen18,19,20,21,22 und einen vollständig zahnlosen Kiefer mit allen Zähnen verloren23 , oder der Fall, in dem das Zahnimplantat in einem bestimmten Intervall installiert und auseinander getrennt wird24,25,26,27, oder eine Form, in der die Mehrheit der Zähne verbleiben und nur ein Teil eines Zahn fehlt16,28. Die Von einem handgehaltenen intraoralen Scanner vorgenommenen Verzerrungen des virtuellen Impressionkörpers beschränkten sich jedoch auf die qualitative Auswertung von Abweichungen durch eine Farbkarte, die durch Überlagerung mit Referenzdaten erstellt und als eine numerische Wert pro Daten. Es ist schwierig, die 3D-Verzerrung des gesamten Bogens genau zu messen, da die meisten Studien nur den lokalisierten Teil des Zahnbogens mit einer nichtdirektionalen Entfernungsabweichung untersuchen.

In dieser Studie wird die Verzerrung des Zahnbogens beim optischen Abdruck mit einem intraoralen Scanner mit einem Standardmodell mit Koordinatensystem untersucht. Ziel dieser Studie ist es, Informationen über ein Verfahren zur Bewertung der Genauigkeitsleistung der intraoralen Scanner zu liefern, die durch den Unterschied in optischer Hardware und Verarbeitungssoftware unterschiedliche Merkmale aufweisen.

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Protocol

1. Meisterprobenvorbereitung

  1. Modellvorbereitung
    1. Entfernen Sie die künstlichen Zähne (linke und rechte Eckzähne, zweite Prämolar, und die zweite Molaren) auf dem Unterkiefer-Komplettbogen-Modell mit nur 1/5 des Gebärmutterhalses links.
  2. CAD-Design
    1. Erfassen Sie die Daten des Hauptmusters mit einem Referenzscanner.
    2. Entwerfen Sie die Zylinder (mit einem oberen Durchmesser von 2 mm und einer Zylinderhöhe von 7 mm) auf den getrimmten sechs Zähnen mit der Reverse Engineering Software.
    3. Fügen Sie drei Referenzkugeln (3,5 mm Durchmesser) hinter dem linken zweiten Mol hinzu, um das Referenz-3D-Koordinatensystem aus der Reverse Engineering-Software zu definieren.
    4. Suchen Sie eine Kugel auf der distalen Seite der distalen und bukkalen Seite des Zylinders auf dem linken zweiten Mol, so dass die Koordinaten aller Zylinder positive Werte haben.
    5. Entwerfen Sie den linken zweiten Molzylinder so, dass er um 30° medial geneigt ist, und den rechten zweiten Molzylinder so, dass er um 30° distal geneigt ist. Stellen Sie die anderen Zylinder im rechten Winkel vom Modell ein.
  3. Metall-3D-Druck
    1. Herstellung eines Phantommodells mit CoCr-Legierung durch einen 3D-Metalldrucker als Dastition eines Patienten (Abbildung 1).

2. Referenzdatenerfassung und Softwareanalyse

  1. Scannen Sie das Phantom mit dem testinternen Scanner.
    1. Erhalten Sie das Referenzbild, indem Sie das Metall-Phantommodell mit dem Modellscanner auf industrieller Ebene scannen.
  2. Richten Sie ein Koordinatensystem ein, indem Sie Punkte aus Referenzsphären extrahieren.
    1. Laden Sie das Referenzbild in die Reverse-Engineering-Analysesoftware, um die Referenzkoordinaten jeder Zylinderposition zu berechnen.
    2. Extrahieren Sie die Kugel, indem Sie die Ref.-Geometrie auswählen | Erstellen | Kugel | Wählen Sie den Befehl "Grenzpunkte" aus und wählen Sie die vier Punkte auf der Oberfläche der Referenzkugel aus, die am weitesten voneinander entfernt sind (Ergänzende Abbildung 1 und Ergänzende Abbildung 2).
    3. Berechnen Sie die Mitte von drei Referenzkugeln.
    4. Verwenden Sie die Ref.-Geometrie | Erstellen | Flugzeug | Pick Points Befehl, um die Zentren von drei Kugeln zu verbinden und eine Ebene zu erstellen (Ergänzende Abbildung 3).
    5. Legen Sie die gebildete Ebene als XY-Ebenefest.
    6. Wählen Sie die Ref.-Geometrie | Erstellen | Flugzeug | Offset-Ebenenbefehl zum Erstellen einer Tangentenebene über der xy-Ebene (Ergänzende Abbildung 4).
    7. Erstellen Sie Punkte, an denen sich die Tangentenebene und zwei linguale Kugeln treffen, indem Sie die Ref.-Geometrie | Erstellen | Punkt | Projekt auf Ref. Ebene Befehl (Ergänzende Abbildung 5).
    8. Generieren Sie eine Ebene zwischen den erstellten Punkten und der Mitte der beiden lingualen Kugeln mithilfe der Ref.-Geometrie | Erstellen | Flugzeug | Befehl "Punkte auswählen" (Ergänzende Abbildung 6).
    9. Messen Sie den Abstand von dieser Ebene zur Mitte der bukkalen Kugel mit der Inspektion | Dimension | Linearer Befehl (Ergänzende Abbildung 7).
    10. Erstellen Sie eine parallele Ebene, die den Mittelpunkt der bukkalen Kugel mit der Geometrie | Erstellen | Flugzeug | Offset-Plane-Befehl (Ergänzende Abbildung 8).
    11. Legen Sie die gebildete Ebene als YZ-Ebene fest (Ergänzende Abbildung 9).
  3. Legen Sie die Achsen x, yund z fest.
    1. Legen Sie den Mittelpunkt der bukkalen Kugel als "Ursprung" des Koordinatensystems fest.
    2. Legen Sie eine Linie parallel zur Linie fest, die die Mittelpunkte der verbleibenden beiden Kugeln verbindet, während Sie in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Modells durch den Ursprung als Y-Achsereisen.
    3. Legen Sie die Linie auf der xy-Ebene fest, die den Ursprung passiert und senkrecht zur y-Achse als X-Achseliegt.
    4. Verwenden Sie die Ref.-Geometrie | Erstellen | Koordinaten | Wählen Sie den Befehl Origin & X, Y, um ein neues Koordinatensystem mit dem bukkalen Kugelmittelpunkt als Ursprung zu erstellen (Ergänzende Abbildung 10).
    5. Legen Sie die Linie senkrecht zur xy-Ebene fest und durchlaufen Sie den Ursprung als Z-Achse ( Ergänzende Abbildung 11).
  4. Übertragen Sie dieses Detail aus dem Scankoordinatensystem in das neu eingerichtete Koordinatensystem.
    1. Verwenden Sie die Ref.-Geometrie | Binden Sie an den Shell-Befehl, um die Geometrien zu fixieren, die während dieses Vorgangs auf den Scandaten erstellt wurden (ergänzende Abbildung 12).
    2. Ausführen der Ref.-Geometrie | Transformieren | Koordinaten | Koordinieren Sie den Koordinatenbefehl, um vom Basiskoordinatensystem zum neu erstellten Koordinatensystem zu übertragen (ergänzende Abbildung 13).
    3. Weisen Sie auf diese Weise der Metallstammprobe ein Koordinatensystem mit Bezug auf die drei Bezugskugeln zu (Ergänzungsabbildung 14).
  5. Extrahieren Sie die Messpunkte aus den Zylindern im Hauptbereich.
    1. Extrahieren Sie die x-, y-und z-Koordinaten für die oberen Kreiszentren von sechs Zylindern, die durch den Reverse Engineering-Prozess auf die Verzerrung der angegebenen Bereiche analysiert werden sollen.
    2. Verwenden Sie hierzu die Ref.-Geometrie | Erstellen | Zylinder | Wählen Sie den Befehl "Grenzpunkte" aus, und geben Sie mindestens 10 Punkte am oberen Rand des Zylinders an, und legen Sie die gleiche Anzahl von Punkten auf der Ellipse fest, die dem Zahn am unteren Rand des Zylinders entspricht (Ergänzende Abbildung 15, Ergänzende Abbildung 16und Ergänzende Abbildung 17).
    3. Rufen Sie die extrahierten Koordinaten des Zylinderoberen Zentrums ab. Bewerten Sie die 3D-Verformung an jeder Position, indem Sie sie mit den Koordinatenwerten desselben Zylinders des digitalen Abdrucks vergleichen, den der intraorale Scanner erfasst, der ausgewertet werden soll.

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Representative Results

Die Koordinaten jedes Zylinders, berechnet aus den ursprünglich entworfenen CAD-Daten und dem Referenzscanbild des 3D-gedruckten Metallstammmusters, das vom Modellscanner auf Industrieebene gescannt wurde, sind in Tabelle 1dargestellt. Die Differenz zwischen den beiden zeigte einen Wert von weniger als 50 m, aber der z-Koordinatenwert des rechten zweiten Molzylinders aus der 3D-gedruckten Masterprobe war niedrig. Obwohl das Metall-Phantom aus einem hochwertigen Industrie-3D-Drucker hergestellt wurde, wurde ein kleiner Unterschied in der Höhe eines Zylinders gefunden. Während das Design mit CAD-Software durchgeführt wurde, wurde das Metall-Phantom als Referenz verwendet, die mit den verschiedenen Test-Intraoralscannern gescannt wurde, und der Unterschied war vernachlässigbar. Wenn ein anderer Bewerter ein neues Phantom aus denselben freigegebenen Daten erstellt und denselben Prozess ausführt, sollte das Phantom erneut mit einem Referenzscanner auf industrieller Ebene gescannt werden, um Referenzkoordinaten zu erhalten und dann mit dem nachfolgenden Prozess fortzufahren. Tabelle 2 zeigt die Koordinaten des Hauptexemplars, das fünfmal mit einem Industriescanner gescannt wurde. Ab der Standardabweichung betrug die durchschnittliche Abweichung 45 m, was eine große Abweichung des y-Koordinatenwertes des rechten zweiten Molzylinders zeigt. Daraus ließe sich schließen, dass die Genauigkeit des Referenzscanners gut genug war, um die Referenzkoordinaten von Punkt Null und sechs Zylindern zu extrahieren.

Die Auswertung der Reproduzierbarkeit des Referenzscanners erfolgte durch Überlappungsvergleich zwischen fünf Datensätzen der mit dem Referenzscanner gescannten Metallstammprobe. Insgesamt wurden 10 Paare ausgerichtet und ausgewertet. Die Abweichung jedes Paares führte zu einer Reproduzierbarkeit von 0,011 x 0,002 mm (Tabelle 3). Die Reproduzierbarkeit des Referenzscanners wurde unterschiedlich berechnet, und es wurde der Schluss gezogen, dass die Ergebnisse beider Methoden zuverlässig waren und letztere weggelassen werden konnten.

Figure 1
Abbildung 1: Konstruktions- und Herstellungsprozess eines Phantommodells für die Verzerrungsauswertung. (A) Ursprünglich entworfene CAD-Daten. (B) 3D-gedruckte Masterprobe aus CoCr-Legierung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 1
Ergänzende Abbildung 1: Extrahieren von Kugelentnahmepunkten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 2
Ergänzende Abbildung 2: Kommissionieren von Punkten auf der Oberfläche der Referenzkugel. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 3
Ergänzende Abbildung 3: Erstellung der XY-Ebene durch Auswählen der Mitte von drei Kugeln. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 4
Ergänzende Abbildung 4: Erstellung der Versetztebene, halber Durchmesser der Kugel über der XY-Ebene. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 5
Ergänzende Abbildung 5: Erstellung der Punkte, an denen sich die Offsetebene und zwei linguale Kugeln treffen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 6
Ergänzende Abbildung 6: Erstellung der Ebene, die beide Zentren der lingualen Kugeln durch Die Auswahl von vier Punkten passiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 7
Ergänzende Abbildung 7: Messung des Abstands von dieser Ebene zur Mitte der bukkalen Kugel. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 8
Ergänzende Abbildung 8: Erstellung der parallelen Ebene, die durch die Mitte der bukkalen Kugel verläuft. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 9
Ergänzende Abbildung 9: Einstellung der gebildeten Ebene als YZ-Ebene. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 10
Ergänzende Abbildung 10: Erstellung eines neuen Koordinatensystems mit der Mitte der bukkalen Kugel als Ursprung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 11
Ergänzende Abbildung 11: Einstellung der Linie senkrecht zur XY-Ebene und Durchqueren des bukkalen Kugelmittelpunkts als Z-Achse. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 12
Ergänzende Abbildung 12: Fixierung der erstellten Geometrien an den Scandaten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 13
Ergänzende Abbildung 13: Übertragung des Basiskoordinatensystems in das neu erstellte Koordinatensystem. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 14
Ergänzende Abbildung 14: Überprüfen, ob der Ursprung und das Koordinatensystem korrekt auf das aus den Scandaten extrahierte verschoben werden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 15
Ergänzende Abbildung 15: Verwenden der Pick Boundary Points Befehl, um den Zylinder zu extrahieren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 16
Ergänzende Abbildung 16: Auswahl ausreichender Punkte am oberen Kreis und der unteren Ellipse um den Zylinder herum. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 17
Ergänzende Abbildung 17: Überprüfen, ob der extrahierte Zylinder korrekt umentwickelt wurde. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Cad 3D gedruckt unterschied
daten Metall-Master-Probe
37i X 7,897 7.875 0,022
Y 6.418 6.373 0,045
Z 7.312 7.265 0,047
35i X 8.481 8.427 0,054
Y 26.045 25,99 0,055
Z 7.846 7.846 0
33i X 11.889 11.85 Uhr 0,04
Y 40,16 40.106 0,054
Z 8.346 8.409 -0,063
43i X 37,246 37,196 0,051
Y 45.738 45.686 0,052
Z 9.445 9.5 -0,055
45i X 47,21 47.178 0,032
Y 35.115 35.081 0,034
Z 8,707 8.708 -0,001
47i X 56,397 56.386 0,011
Y 13.038 13.041 -0,002
Z 7.558 7.451 0,107

Tabelle 1: Unterschiede in den Zylinderkoordinaten zwischen CAD-Daten und der 3D-gedruckten Metallstammprobe. Einheit: mm.

Ref. 1 Ref. 2 Ref. 3 Ref. 4 Ref. 5 Mittelwert bei SD
37i X 7.856 7.874 7.871 7,89 7.885 7,875 € 0,013
Y 6.406 6.375 6.358 6.356 6.368 6,373 € 0,020
Z 7.259 7.274 7.269 7.265 7.258 7,265 € 0,007
35i X 8.435 8.379 8,393 8.471 8,46 8,427 € 0,040
Y 26.032 25,98 25.996 25.962 25.979 25,990 € 0,026
Z 7.838 7.883 7.837 7.858 7.816 7,846 € 0,025
33i X 11.839 11.779 11.794 11.925 11.91 Uhr 11.850 bei 0,066
Y 40.129 40.085 40.112 40.097 40.106 40,106 € 0,017
Z 8.372 8.485 8.391 8.414 8.381 8,409 € 0,046
43i X 37.177 37.115 37.155 37,269 37,262 37,196 € 0,068
Y 45.711 45,723 45.725 45.622 45,65 45,686 € 0,047
Z 9.437 9.568 9.541 9.498 9.457 9,500 x 0,055
45i X 47,15 47.123 47.142 47,246 47,23 47,178 € 0,056
Y 35.109 35.148 35.135 34.988 35.025 35,081 bei 0,071
Z 8.609 8.785 8.728 8.738 8.681 8,708 € 0,067
47i X 56.369 56.373 56.371 56.409 56.407 56,386 € 0,020
Y 13.085 13.122 13.114 12.923 12.959 13,041 € 0,093
Z 7.349 7.445 7.457 7.527 7.478 7,451 € 0,065

Tabelle 2: Die Koordinaten der Referenzdatensätze, die aus dem 3D-gedruckten Metallstammexemplar gewonnen wurden. Einheit: m.

genauigkeit 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Mittelwert bei SD
Referenzscanner 8,3 12,4 9.5 13,2 11,7 8 12,1 10,7 12,1 11,8 11,0 x 1,8

Tabelle 3: Genauigkeit des vom Referenzscanner erfassten Datensatzes. Einheit: m.

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Discussion

Unter den Studien zur Bewertung der Genauigkeit des intraoralen Scanners durch Auswertung des resultierenden digitalen Abformkörpers ist die häufigste Methode, die digitalen Abformdaten auf dem Referenzbild zu überlagern und die Shell-to-Shell-Abweichung zu berechnen12 ,13,14,15,20,23. Diese Methode beschränkt sich jedoch auf die Berechnung des Abweichungswerts von den gekoppelten Daten oder die qualitative Auswertung der Verteilung über die Farbkarte. In einer Studie, die die Abweichung des lokalen Standorts durch Auswahl der punkteweise auf der Farbkarte zu analysierenden Punkte maß, wurde die Abweichung in x- , y-und z-Richtung nicht als29betrachtet. Darüber hinaus haben diese Methoden Einschränkungen, da sie nach Überlappung mit Referenzdaten analysiert werden sollten. Die Ausrichtung kann von einem Datenpunkt zum anderen variieren, und die Ergebnisse variieren je nach Sortierkriterien. In klinischen Studien mit Patienten ist es schwierig, diese Methoden anzuwenden, da es nicht möglich ist, den gesamten Zahnbogen durch den Mund mit einem Industriescanner außerhalb der Mundhöhle zu scannen.

In dieser Studie wurde ein Master-Probe aus Metall vorgeschlagen, das weniger von Temperatur und Feuchtigkeit beeinflusst wird. Das Koordinatensystem für die spezifische 3D-gedruckte Metallprobe wurde festgelegt und die Positionskoordinaten der sechs Zylinder im Voraus berechnet. Auf diese Weise wurde unabhängig vom intraoralen Scanner aus jedem digitalen Abdruck ein individuelles Koordinatensystem durch die Referenzsphären der Scandaten gebildet, so dass die Analyse nur mit den gescannten Daten ohne Referenzbild durchgeführt werden konnte. Überlagerung. Das mit dem hochpräzisen industriellen Referenzscanner erhaltene Referenzbild wurde nur verwendet, um die Koordinatenwerte der sechs Zylinder zu erfassen, als die Metallstammprobe zum ersten Mal hergestellt wurde. Die vergleichende Auswertung zwischen referenzierenden und intraoralen Scandaten erfolgte nur durch einfache arithmetische Berechnung durch Koordinatenwerte. Da die Abweichungen in den Richtungen x, yund z der Zylinderkoordinaten als positive und negative Werte ausgedrückt wurden, wurden für jeden Bereich 3D-Positionsänderungen angezeigt. Daher eignet sich die in dieser Studie verwendete Methode zur Bewertung der Datenverzerrung des Handgeräts, des oralen Scanners. Da die Abweichung der Zylinderkoordinaten in x-, y-und z-Richtung mit positiven und negativen Werten angezeigt wurde, wird eine 3D-Positionsänderung jeder Position deutlich. Daher eignet sich die in dieser Studie verwendete Methode zur Bewertung der Verzerrung digitaler Abformdaten, die mit dem Handscanner erfasst werden.

Die meisten Koordinatenwerte jedes Zylinders, die aus den ursprünglichen CAD-Daten und dem Referenzbild der Metallstammprobe berechnet wurden, zeigten Werte von weniger als 50 m. Dies hängt mit der Leistung zusammen, die speziell für Metall-3D-Drucker ist. Da das Master-Muster nach dem 3D-Druck als neue Referenz anstelle von Standard-CAD-Daten verwendet wird, müssen die Einschränkungen dieser 3D-Drucker nicht berücksichtigt werden. Die Veränderung des Master-Exemplars war an der z-Koordinate des rechten zweiten Molaren groß. Es war, weil der Zylinder war distally gekippt und die Länge des Zylinders über dem Zahn ausgesetzt war kurz, was für den Reverse Engineering-Prozess nachteilig war. Außerdem war der obere Kreis dieses Zahnes auf die xy-Ebene des 3D-Druckers geneigt, als in dieser Studie Metalldruck durchgeführt wurde. Es scheint, dass auch die Eigenschaften des 3D-Druckers, in dem xy-Genauigkeit und z-Genauigkeit getrennt ausgedrückt werden, widergespiegelt wurden. In zukunftschen Forschung, Design und Verwendung aller Zylinder ohne Kippen kann eine gute Alternative sein.

Wenn es ein Kostenproblem bei der Herstellung eines Master-Exemplars mit einem Metall-3D-Drucker gibt, kann es aus oder Harz hergestellt werden. Da das neue Koordinatensystem festgelegt wurde und die Koordinaten der sechs Zylinder nach der Probenfertigung berechnet wurden, wirkt sich die Dimensionsänderung, die durch die Ausdehnung und Kontraktion des Materials während des Herstellungsprozesses verursacht werden könnte, nicht aus. das Endergebnis. Bei der Verwendung einer solchen Probe über einen längeren Zeitraum kann es jedoch zu einer leichten Volumenänderung aufgrund von Feuchtigkeit und Temperatur führen, und es besteht die Möglichkeit, dass sie aufgrund von Bruch oder Abrieb verformt wird. Daher ist ein Kalibrierungsverfahren erforderlich, um den Zylinderkoordinatenwert mit einem Referenzscanner periodisch zu berechnen. Darüber hinaus kann anstelle eines industriellen Referenzscanners die Koordinatenmessmaschine (CMM) verwendet werden, um die Referenzkoordinaten der Masterprobe zu messen. In diesem Fall wird empfohlen, zusätzlich zur Abweichungsprüfung durch die Zylinderkoordinaten eine überlagerende Untersuchung mit Referenzdaten durchzuführen, um die komplizierte Zahnoberfläche zu bewerten.

Die Einschränkungen dieser Methode bestehen darin, dass die Zeit, die für die Reverse Engineering-Analyse benötigt wird, länger wird, wenn die Anzahl der zu bewertenden digitalen Impressionen zunimmt. Die kürzlich eingeführte 3D-Bildanalysesoftware ermöglicht jedoch die Inspektionsautomatisierung über eine Makrofunktion. Da die globale Form des Master-Musters gleich ist, ist es möglich, die Analysezeit durch Automatisierung der Koordinatensystemeinstellung und der Zylinderkoordinatenberechnung des erworbenen digitalen Abdrucks zu verkürzen.

Durch die Messung des Verzerrungsgrades in jedem Teil des digitalen Gesamtbildabdrucks als numerischer Wert kann er verwendet werden, um die inhärenten Probleme des intraoralen Scanners zu finden und zu verbessern, der auf seine Leistung zu bewerten ist. Da es sich bei dem intraoralen Scanner um ein kompliziertes optisches Gerät handelt, das aus einer Projektionslampe, einer Linse, einem Linsenfass, einer Kamera usw. besteht, sind hardwareberücksichtigende Faktoren groß. Auch ein Softwarealgorithmus, der das Zusammenfügen der erfassten 3D-Daten in Echtzeit mit mehr als 30 Bildern pro Sekunde ermöglicht, ist ebenfalls wichtig19. Es ist möglich, die Leistung des intraoralen Scanners zu bewerten und zu verbessern, indem man die Beziehung zwischen dem Rezidivmuster der Metall-Masterprobe und den Überlegungsfaktoren der intraoralen Scanner versteht. Die durch die Richtung und Reihenfolge des Bilderfassens bestimmte Scanstrategie ist auch ein wichtiges Element für die Erfassung digitaler Impressionen30. Diese Methode kann verwendet werden, um eine Strategie zu erstellen, die Verformungen minimiert.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Acknowledgments

Diese Studie wurde durch ein Stipendium des Korea Health Technology R&D Project durch das Korea Health Industry Development Institute (KHIDI) unterstützt, das vom Ministerium für Gesundheit und Wohlfahrt finanziert wurde (Zuschussnummer: HI18C0435).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
EOS CobaltChrome SP2 Electro Oprical Systems H051601 Powder type metal alloy for 3D printing
Geomagic Verify 3D Systems 2015.2.0 3D inspection software
Prosthetic Restoration Jaw Model Nissin Dental Products Inc. Mandibular complete-arch model
Rapidform Inus technology RF90600-10004-010000 Reverse engineering software
stereoSCAN R8 AICON 3D Systems GmbH Industrial-level model scanner

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Park, J. M., Shim, J. S. Measuring… More

Park, J. M., Shim, J. S. Measuring the Complete-arch Distortion of an Optical Dental Impression. J. Vis. Exp. (147), e59261, doi:10.3791/59261 (2019).

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