Waiting
Elaborazione accesso...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Måling af maksillær bageste tandbevægelse: En modelvurdering ved hjælp af palatal og dental overlejring

Published: February 23, 2024 doi: 10.3791/65531
Automatic Translation
1,2, 2, 2, 2, 2
1Department of Dental Public Health, Faculty of Dentistry, King Abdulaziz University, 2Department of Oral Health Science, Faculty of Dentistry, University of British Columbia

Summary

Dette manuskript præsenterer en omfattende protokol til evaluering af den tredimensionelle (3D) bevægelse af maksillære bageste tænder med klare justeringer ved hjælp af digital model superimposition, et uvurderligt værktøj inden for tandregulering og dentofacial ortopædi.

Abstract

Siden introduktionen af Invisalign af Align Technology, Inc. i 1999 har der været spørgsmål og debatter om præcisionen af Invisalign-terapi (clear aligner), især sammenlignet med brugen af traditionelle faste apparater. Dette bliver især vigtigt i sager, der involverer anteroposterior, vertikale og tværgående korrektioner, hvor præcise sammenligninger er af afgørende betydning. For at imødekomme disse forespørgsler introducerer denne undersøgelse en omhyggeligt udtænkt protokol, der lægger primær vægt på digitalt overlejring af bevægelsen af maksillære bageste tænder for at lette nøjagtig analyse. Prøven omfattede 25 patienter, som havde gennemført deres første serie af Invisalign (klare) justeringer. Fire maksillære digitale modeller (forbehandling, efterbehandling, ClinCheck-initiale og endelige modeller) blev digitalt overlejret ved hjælp af ganen rugae og tandproteser som stabile referencer. En softwarekombination blev brugt til modeloverlejring og tandsegmentering. Transformationsmatricer udtrykte derefter forskellene mellem de opnåede og forudsagte tandpositioner. Tærsklerne for klinisk relevante forskelle var på ±0,25 mm for lineær forskydning og ±2° for rotation. Forskelle blev vurderet ved hjælp af Hotellings T-kvadrerede test med Bonferroni-korrektion. De gennemsnitlige forskelle i rotation (2,036° ± 4,217°) og drejningsmoment (-2,913° ± 3,263°) var signifikante statistisk og klinisk med p-værdier på henholdsvis 0,023 og 0,0003. Derotation af premolarer og momentkontrol for alle bageste tænder var mindre forudsigelig. Alle middelforskelle for de lineære målinger var statistisk og klinisk ubetydelige, bortset fra at de første kindtænder syntes lidt (0,256 mm) mere trængte ind end deres forudsagte position. Det klare aligner-system ser ud til at opfylde sin forudsigelse for de fleste translationelle tandbevægelser og mesial-distal tipping i maksillære bageste tænder til ikke-ekstraktionstilfælde med milde til moderate malokklusioner.

Introduction

I 1999 blev digitalt fremstillede aftagelige ortodontiske apparater gjort kommercielt tilgængelige af Align (Align Technology Inc., Tempe, AZ). Oprindeligt blev dette system designet til at løse ikke-voksende tilfælde med mild til moderat trængsel eller lukke små rum som et æstetisk alternativ til traditionelle faste kantvise apparater. Med årtiers forbedringer inden for computerstøttet design og fremstilling (CAD / CAM), tandmaterialer og behandlingsplanlægning er clear aligner-terapi (CAT) siden blevet brugt til at behandle over 10 millioner patienter med forskellige malokklusioner over hele verden1. En nylig retrospektiv undersøgelse foreslog, at CAT er lige så effektiv som fast apparatbehandling til teenagepopulationen med milde malokklusioner, med signifikant forbedrede resultater i tandjustering, okklusale relationer og overjet2. Antallet af aftaler, akutte besøg og den samlede behandlingstid havde også bedre resultater for klare aligner-terapipatienter. Selvom CAT kan anvendes til behandling af ikke-ekstraktion, mild til moderat malokklusion hos ikke-voksende patienter 3,4 og forkorte behandlingsvarighed og stoletid5, er det stadig uklart, om behandlingen er lige så effektiv som guldstandarden for konventionelle labial seler 4,6,7,8,9, især for anteroposterior og vertikal korrektion10.

ClinCheck er en softwareplatform udviklet af Align til at give klinikere virtuelle tredimensionelle (3D) simuleringer af potentielle tandbevægelser. Primært bekymret over patientens oprindelige status og klinikerens ordinerede behandlingsplan, kan det også være et visuelt kommunikationsværktøj for patienten. Enhver uoverensstemmelse mellem de forudsagte og opnåede resultater kan kræve en midtvejskorrektion, forfining eller konvertering til fast apparatbehandling. Derfor har pålideligheden af softwareforudsigelser tiltrukket sig stigende opmærksomhed fra efterforskere. Siden Lagravere og Flores-Mirs systematiske gennemgang offentliggjort i 200511 er undersøgelser af overensstemmelsen mellem forudsagte modeller og efterbehandlingsmodeller blevet målt på forskellige måder, målemetoder, herunder buelængde, afstand mellem hunde, overbid, overjet, midterlinjeafvigelse12, American Board of Orthodontics Objective Grading System (ABO-OGS) reduktionsscore13, øvre og nedre interdentalbredde14, og målinger afledt af computertomografi af keglestråle15.

Der er også foretaget sammenligninger ved at overlejre 3D-modeller 16,17,18,19,20,21. For eksempel kan mange nuværende softwareplatforme, såsom ToothMeasure (intern software udviklet af Align Technology), reproducerbart overlejre to digitale modeller ved hjælp af brugervalgte referencepunkter på ubehandlede tænder, palatale rugae eller tandimplantater. Da de forudsagte og opnåede modeller normalt ikke inkluderer de palatale overflader, har mange tidligere undersøgelser 15,16,17,18 brugt de ubehandlede bageste tænder som referencer for overlejring, herunder muligheden for at tilføje fejl på grund af disse tænders relative bevægelser. Disse undersøgelser har været begrænset til forreste områder af buen i relativt enkle tilfælde med afstand eller mild til moderat trængsel.

Grünheid et al. brugte matematisk overlejring til at kvantificere uoverensstemmelserne mellem virtuelle behandlingsplaner og faktiske behandlingsresultater for at evaluere nøjagtigheden af CAT med fuld tandprotese uden stabile anatomiske strukturer i digitale modeller20. Haouili et al. brugte den samme metode i en bedst egnet algoritme inden for sammenligningssoftwaren til at gennemføre en prospektiv opfølgningsundersøgelse af effektiviteten af tandbevægelse med CAT21. Målet var at give en opdatering om nøjagtigheden forbundet med ny teknologi, dvs. SmartForce, SmartTrack aligner-materialer og digitale scanninger. Deres resultater af en forbedret samlet nøjagtighed fra 41%17 til 50%21 var opmuntrende, men udelukker ikke muligheden for, at nogle tandbevægelser stadig ikke er tilfredsstillende opnåelige med det klare justeringssystem.

Når de forudsiges og opnås, inkluderer digitale modeller en fælles 3D-reference, der er uafhængig af tandprotesen, såsom palatal rugae, tandimplantater eller tori; De kan registreres sammen i koordinatsystemet på mange egnede softwareplatforme. Hvis en tand af interesse derefter segmenteres fra den ene og transformeres matematisk for at matche dens forskudte version i den anden, indeholder transformationsmatrixen de komplette oplysninger, der er nødvendige for at beskrive hele 3D-transponeringen. Dens indhold kan udtrykkes som tre oversættelser og tre rotationer beskrevet af en formel konvention. Et eksempel findes på Invisalign ClinCheck Pro 3D-styringssoftwaren, hvor de numeriske parametre, der angiver de 3D-tandbevægelser, der er nødvendige for at flytte tænderne til deres forudsagte positioner, vises i en tandbevægelsestabel.

Mens de indledende og endelige (forudsagte) modeller fra planlægningssoftwaren deler et fælles koordinatsystem, der leveres af den samme softwareplatform, begrænser deres fravær af ganer muligheden for at registrere sig sammen med enhver anden digital tandprotesemodel, medmindre de har identisk tandprotese. I denne sammenhæng blev det antaget, at overlejring af softwareforudsagte og efterbehandlingsmodeller (opnået) ville være mulig. Denne gennemførlighed skyldes tilgængeligheden af to par: indledende og endelig (automatisk overlejret under eksport fra planlægningssoftware) og et andet par forbehandling og opnåede modeller (overlejret ved hjælp af palatal rugae). Disse par kan registreres ved hjælp af tandprotesen før behandlingen som reference for at tilpasse dem til Invisalign-initialmodellen. Derefter kunne segmenteringen af individuelle tænder udføres for at vurdere forskelle i deres positioner og orienteringer. Denne vurdering involverer transponering af tænder mellem modellerne, og transformationsmatricerne ville muliggøre en numerisk kvantificering af oversættelserne og omorienteringerne.

I denne protokol blev der introduceret en tilgang til evaluering af effektiviteten af CAT til behandling af milde til moderate malokklusioner hos både unge og voksne, specifikt med fokus på de maksillære bageste tænder. Nulhypotesen var, at der ikke var nogen forskel mellem den opnåede og den planlægningssoftware-forudsagte tandposition i de maksillære bageste tænder efter den første serie af klare justeringer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne undersøgelse modtog etisk godkendelse fra Institutional Review Board ved University of British Columbia (nr. H19-00787). For at opretholde fortroligheden gennemgik alle prøver, der blev brugt i undersøgelsen, afidentifikationsprocedurer. Desuden blev der forud for deres inklusion i forskningen indhentet informeret samtykke fra alle deltagende patienter.

BEMÆRK: Hver deltager bidrog med fire maksillære digitale modeller, som omfattede følgende:

  1. Digital forbehandlingsmodel, hvor ganen scannes ved hjælp af iTero
  2. Digital efterbehandlingsmodel, hvor ganen scannes ved hjælp af iTero
  3. Forbehandlingsmodel, eksporteret fra planlægningssoftwaren.
  4. Forudsagt model, eksporteret fra planlægningssoftwaren.

Denne protokol udnyttede en kombination af flere softwareværktøjer, som omfattede CloudCompare, Meshmixer og Rhinoceros. Disse softwareplatforme spillede en afgørende rolle i at lette registreringsprocessen og muliggøre segmentering af individuelle tænder med det formål at analysere deres bevægelser og orienteringer. Det er værd at bemærke, at disse softwareværktøjer kan replikeres med andre open source-softwaremuligheder, forudsat at de kan nå lignende mål. Figur 1 indeholder en arbejdsgang, der illustrerer softwaresekvensen.

1. Forberedelse

  1. Hent de indledende og endelige (forudsagte) modeller som stereolitografiske (STL) filer fra planlægningssoftwaren ved at klikke på Værktøjer > eksport > STL.
    BEMÆRK: Modeller, der eksporteres fra planlægningssoftwaren, præsenterer kun kliniske kroner og virtuel tandkød uden gane.
  2. Hent de digitale modeller til forbehandling og efterbehandling som STL-filer fra den scannede modelsoftware (OrthoCAD) ved at vælge scanningen, klikke og vælge Eksporter > eksporttype (åben skal), Dataformat (fil pr. bue [buer orienteret i okklusion]).
    BEMÆRK: Modeller, der eksporteres fra modelscanningssoftwaren, omfatter ikke kun tandsæt, men også tandkød og hele ganen.

2. Palatal overlejring af digitale modeller før og efter behandling i CloudCompare

  1. Åbn softwaren, og træk og slip STL-filerne i de digitale modeller til forbehandling og efterbehandling.
  2. Vælg hver model, og klik på Rediger > farver > Indstil unik for at ændre farverne på de valgte modeller.
  3. Vælg den digitale efterbehandlingsmodel, og klik på ikonet Oversæt/roter . Højreklik for at trække modellen, så de er side om side. Klik på det grønne flueben.
  4. Vælg den digitale forbehandlingsmodel, og klik på ikonet Segment .
  5. Klik på fire punkter på palatal rugae, og højreklik for at fravælge. Klik på Segmentér i, og klik derefter på det grønne flueben. Gentag trin 2.4 til 2.5 for den digitale efterbehandlingsmodel.
  6. Skjul modellerne PostTreatModel.remaining og PreTreatModel.remaining, og vælg både PostTreatModel.part og PreTreatModel.part .
  7. Klik på ikonet Grov registrering (valg af punktpar), og placer mindst tre tilsvarende vartegn på ganen på hver side af midterlinjen for både for- og efterbehandlingsganerne. Klik på Juster, og klik derefter på det grønne flueben.
  8. Vis maskerne for begge modeller, og flyt den ikke-transformerede PostTreatModel.remain-model ved at kopiere transformationsmatrixen, klikke på Rediger > Anvend transformation og indsætte transformationsmatrixen.
    BEMÆRK: Transformationsmatrixudgangene vises i konsollen.
  9. Skjul modellerne PostTreatModel.remaining og PreTreatModel.remaining , og vælg PostTreatModel.part og PreTreatModel.part .
  10. Klik på ikonet Finregistrering , og sørg for, at PreTreatModel.part-modellen er valgt som reference. Klik på OK.
    BEMÆRK: Bekræft den resulterende rodmiddelkvadrat (RMS) i vinduet med registreringsoplysninger. En afvigelse på ≤ 0,05 RMS er acceptabel.
  11. Vis maskerne for begge modeller, og flyt den ikke-transformerede PostTreatModel.remain-model ved at kopiere transformationsmatrixen, klikke på Rediger > Anvend transformation og indsætte transformationsmatrixen.
  12. Gem de overlejrede PostTreatModel.remain - og PreTreatModel.remain-modeller som STL-filer.

3. Software-model forberedelse til overlejring med Rhinoceros software

  1. Importer STL-filerne til planlægningssoftwarens forbehandling og forudsagte modeller separat.
    BEMÆRK: Ved import af softwaremodeller til målesoftware som Rhinoceros eller CloudCompare bevares orienteringen og modellernes registrering
  2. Vælg den simulerede tandkød, og tryk på Slet for at fjerne den.
  3. Klik på MeshTools, vælg Meshplane. Tegn et plan rundt om tænderne og flyt flyet til okklusal 1/3 af tandkronerne. Dette vil forbedre overlejringspræcisionen.
  4. Dobbeltklik på knappen Højre for at udvide den rigtige visning.
  5. Indtast kommandoen MeshBooleanSplit , vælg planet og alle tænderne, og tryk derefter på Enter.
  6. Slet de plane og cervikale dele af tænderne, der efterlader de 1/3 okklusale tandkroner.
  7. Gem den delte model som en STL-fil.
  8. Gentag alle trin for den anden model.

4. Overlejring af softwareforudsagte og efterbehandlingsbaserede digitale modeller med CloudCompare

  1. Træk og slip STL-filerne i de tidligere palatisk overlejrede digitale modeller før og efter behandling og de delte forbehandlings- og split-forudsagte modeller.
  2. Vælg hver model, og klik på Rediger > farver > Indstil unik for at ændre farverne på de valgte modeller.
  3. Vælg både de digitale modeller før og efter behandling, og klik på ikonet Oversæt/roter . Højreklik for at trække modellerne, så de er side om side.
  4. Anmod softwaren om at skjule den opdelte forudsagte model og den digitale efterbehandlingsmodel ved at fjerne markeringen i de tilsvarende felter. Vælg den delte forbehandlingsmodel og den digitale forbehandlingsmodel.
  5. Klik på ikonet Rough Registration alignment, og placer tilsvarende landemærker på kronernes spidser på både den delte forbehandlingsmodel og den digitale forbehandlingsmodel. Klik på Juster, og klik derefter på det grønne flueben.
  6. Få vist den forudsagte opdelingsmodel og efterbehandlingsmodellen, og flyt den ikke-transformerede efterbehandlingsmodel ved at kopiere transformationsmatrixen, klikke på Rediger > Anvend transformation og indsætte transformationsmatrixen.
  7. Skjul efterbehandlingen og opdel forudsagte modeller. Vælg modellerne forbehandling og opdelt forbehandling. Klik på ikonet Finjustering for at få den bedste tilpasning mellem modellen med opdelt forbehandling og den digitale forbehandlingsmodel.
  8. Vis maskerne, og flyt den ikke-transformerede model ved at kopiere transformationsmatrixen, klikke på Rediger > Anvend transformation og indsætte transformationsmatrixen.
  9. Vis de forudsagte modeller for opdeling og digitale modeller efter behandling , og skjul derefter modellen med opdelt forbehandling og den digitale forbehandlingsmodel for at få vist overlejringen (figur 2).
  10. Gem modellerne som STL-filer.

5. Crown segmentering ved hjælp af Meshmixer

  1. Importer den forudsagte delte model og den digitale efterbehandlingsmodel til Meshmixer.
  2. Klik på Rediger > Dupliker for at duplikere modellerne for antallet af tænder, der skal segmenteres. Mærk hver model med det tilsvarende tandnummer, der skal segmenteres.
  3. Skjul den forudsagte splitmodel ved at klikke på ikonet Øje , så den digitale efterbehandlingsmodel er synlig.
  4. På efterbehandlingsmodellen skal du klikke på Vælg og justere penslens størrelse. For at segmentere den valgte krone skal du trække børsteværktøjet på den okklusale overflade af den valgte tand og være meget opmærksom på spidsspidserne.
  5. Klik på Rediger > Inverter og derefter på Rediger > Slet for at slette resten af modellen, så den segmenterede krone bevares.
  6. Vis den forudsagte splitmodel, og skjul efterbehandlingsmodellen ved at klikke på de tilsvarende øjeikoner .
  7. Gentag trin 5.4-5.5 for den forudsagte opdelte model.
  8. Eksporter hver valgt krone som STL-filer.
  9. Gentag alle trin for hver tandsegmentering.

6. Dental overlejring med CloudCompare

  1. Importer de segmenterede digitale efterbehandlingskroner, og opdel softwareforudsagte kroner i softwaren. Sørg for, at retningen og cloudregistreringen forbliver konsistent. Etablere World Coordinate Grid for at standardisere orienteringen af både højre og venstre tænder, hvilket forbedrer pålideligheden af metoden. Gitterets centrum skal repræsentere (0,0,0,0,0,0) koordinaten for CloudCompare-softwareskyen.
  2. Vælg begge kroner, og klik på Rediger > Normals > Compute > Per-Vertex.
  3. Vælg hver tand, og klik på Rediger > farver > Indstil unik for at ændre farverne på de valgte modeller.
  4. Skjul efterbehandlingstanden ved at fjerne markeringen i afkrydsningsfeltet, og vælg både den skjulte efterbehandlingstand og den synlige forudsagte tand.
  5. Vælg den nederste visning, klik på ikonet Oversæt/roter , og brug planerne X, Y og Z til at rotere tanden, så bukkalspidsen flugter med den lodrette linje.
  6. Vælg venstre sidevisning, klik på ikonet Oversæt / roter , og beklæd bukkale og sproglige cusps med den vandrette linje.
  7. Vælg bagsiden, klik på ikonet Oversæt/roter , og beklæd bukkale og sproglige spidser med den vandrette linje.
    BEMÆRK: Målet er at justere dens okklusale og ansigtsflader med verdens akser og planer. Sørg for, at tandens afgrænsningsboks er placeret ved verdens oprindelse. Ved at overholde World Coordinate Grid vil positionerne for alle tænder blive standardiseret. Dette trin sikrer en konsistent og nøjagtig konvertering af X-, Y- og Z-oversættelser på tværs af alle akser, uanset den enkelte tands specifikke position.
  8. Når alle cusps er på linje, skal du klikke på ikonet Oversæt / roter for at centrere tanden på gitteret i alle visninger.
  9. Skjul efterbehandlingstanden, og vælg den forudsagte tand og efterbehandlingstand.
  10. Klik på ikonet Finregistreringsaktens justering for at registrere efterbehandlingstanden over den forudsagte tand. Klik på OK.
    BEMÆRK: Når du er færdig, viser CloudCompare registreringsoplysningerne, herunder overlejring RMS (figur 3).
  11. For at bestemme positions- og rotationsforskellene mellem de to tænder skal du vælge efterbehandlingstanden, kopiere transformationsmatrixen, klikke på Rediger > anvende transformation og indsætte transformationsmatrixen.
  12. Vælg ikonet Euler Angles for at få vist de roterende og lineære bevægelser mellem den forudsagte tand og efterbehandlingstanden.
  13. Dokumentér alle oversættelses- og rotationsmålinger i et regneark. Gentag denne proces for alle resterende bageste tænder.
    BEMÆRK: Brug American Board of Orthodontics (ABO) modelklassificeringssystem12 til at identificere klinisk signifikante måleforskelle. Forskelle større end 0,5 mm lineært og 2 grader vinkelmæssigt betragtes som klinisk relevante.
  14. Juster måleværdier for den forreste og bageste retning af tænderne i højre side i et regneark. Denne justering tager højde for den standardiserede orientering af tænder i højre side til venstre tænder.

7. Specifikationer for måling

  1. Forstå rækkefølgen af rotations- og målekonventioner: CloudCompare anvender Tait-Bryan ZYX ekstrinsiske (verdensoprindelse) konvention til sine målinger.
    BEMÆRK: Til oversættelse repræsenterer akserne X (buccolingual retning), Y (mesiodistal retning) og Z (lodret retning: indtrængen / ekstrudering). Vinkelbevægelser er repræsenteret af X-aksen (Psi - mesiodistal tipping), Y-aksen (Theta - buccolingual drejningsmoment) og Z-aksen (Phi - mesiodistal rotation)22. Tandbevægelser udtrykkes med hensyn til tandens anatomi, uanset dens position i buen. Tegnet på foranstaltninger (+, -) angiver retningen fra verdens oprindelse og rotation omkring dens akser.
  2. Betydningen af kontekstuel relevans: Bemærk, at de retningsbestemte udtryk, der beskriver tandbevægelser (f.eks. mesial, distal, buccolingual) henviser til den specifikke tand og ikke tager højde for ændringer i forhold til tandbuen.

8. Statistisk analyse

  1. Brug den statistiske R-pakke (v 3.2.3, RStudio Inc.) via RStudio (version 1.4.1103) til alle analyserne.
  2. Vælg 32 tænder tilfældigt og udfør dobbelte målinger med 1 måneds interval.
  3. Test intraeksaminatorens pålidelighed med intra-class korrelationskoefficienter (ICC) og Bland Altman-analyser for begge sæt målinger.
  4. Anvend Hotellings T-kvadrerede tests til at teste gennemsnitlige forudsigelsesforskelle mellem de forudsagte og opnåede tandpositioner for både vinkel- og lineære parametre.
  5. Juster for flere tandsammenligninger ved hjælp af en Bonferroni-korrektion på p-værdier, der sigter mod en familiemæssig fejlrate på 0,05.
  6. Udfør en post-hoc Hotellings T-kvadrerede test, hvis der opdages signifikante forskelle for at afgøre, om forudsigelsesforskelle for hver tandtype og bevægelsesparameter er signifikante. Betragt uoverensstemmelser på 0,25 mm eller mere i lineære målinger og 2° eller derover for vinkelmålinger som klinisk relevante.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Der krævedes en stikprøvestørrelse på mindst 24 tilfælde for at detektere en effektændring på 0,6° for den gennemsnitlige spids- og momentvinkel med en effekt på 80 % og en alfaeffekt på 0,0523. Inklusionskriterierne var som følger: (1) fuld permanent tandprotese gennem de første molarer, (2) klasse I malokklusioner eller mindre end 2 mm klasse II / III malokklusioner med afstand eller mild til moderat trængsel, der havde gennemgået Invisalign-behandling, der ikke var ekstraktion, (3) færdiggørelse af mindst den første serie Invisalign-justeringer og (4) palatale rugae præsenteret på både de indledende og raffinement intraorale scanninger. Udelukkelseskriterierne var: (1) tidligere eksponering for hjælpeudvidelses- og distaliseringsapparater, (2) synlige slidfacetter i tandprotesen under behandlingen, (3) historie med traumer, kraniofacialt syndrom eller manglende tænder og (4) dårlig overholdelse af justeringsbrug dokumenteret på diagrammet. De andre molarer i flere tilfælde var fraværende eller udbrud og derfor udelukket fra analysen. Derfor omfattede denne undersøgelse 150 tænder (50 første premolarer, 50 anden premolarer og 50 første molarer) udvalgt blandt 25 deltagere (17 kvinder og 8 mænd) i alderen fra 12 til 44 år med en gennemsnitsalder på 24,8 ± 8,8 år. Af de 25 patienter var 4 klasse I, 15 var klasse II og 6 var klasse III malokklusioner, alle mindre end 2 mm. Det gennemsnitlige antal bakker var 24,8 ± 11,2, og den gennemsnitlige behandlingsvarighed var 214 ± 131 dage. Blandt de 150 maksillære bageste tænder var der 63 tænder uden fastgørelse, 7 med konventionelle og 80 med optimerede vedhæftede filer.

De gennemsnitlige ICC'er for intraeksaminatorers pålidelighed var større end 0,990, hvilket tyder på, at intraeksaminatoraftalen var fremragende (tabel 1). Resultaterne af Bland-Altman-analyser er rapporteret i tabel 2, som også viste høj intra-eksaminator enighed.

Tabel 3 viser de vinkelmæssige og lineære forskelle mellem den forudsagte og opnåede tandposition i maksillære bageste tænder. Generelt havde vinkelmålene for rotation, drejningsmoment og spids markant større variation end afstandsmålene for bukkal-linguelle, mesial-distale og okklusale-gingivale oversættelser. De gennemsnitlige rotationsforskelle for første premolarer og anden premolarer var større end 2°, og 95% konfidensintervallet omfattede ikke nul. Dette tyder på, at de maksillære første og anden premolarer klinisk blev signifikant roteret mesialt. Drejningsmoment for alle tandtyper afveg væsentligt fra nul, mens den gennemsnitlige forskel for anden premolarer og første molarer var mindre end -2°, hvilket tyder på, at alle maksillære bageste tænder, især de anden premolarer og første molarer, havde et mere klinisk relevant bukkal kronemoment i forhold til den forudsagte position.

Hotellings T-kvadrerede testresultater og de 95% samlede konfidensintervaller med Bonferroni-korrektion for hver parameter er vist i tabel 4. Resultaterne indikerer, at de gennemsnitlige forskelle i rotation (2,036° ± 4,217°) og drejningsmoment (-2,913° ± 3,263°) var statistisk signifikant forskellige fra nul med p-værdier på henholdsvis 0,023 og 0,0003.

For yderligere at undersøge de mulige virkninger af brug af vedhæftede filer på nøjagtigheden af forudsigelsen kan en primær undersøgelse visualiseres i figur 4, som viste mindre forskelle på tværs af forskellige vedhæftede filer (Nej, konventionel eller optimeret vedhæftet fil). Dette skyldes dog sandsynligvis lave frekvenser af konventionel vedhæftning.

Figure 1
Figur 1: En arbejdsgang for softwarebrugssekvensen. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Overlejring af software-endelige (forudsagte) og efterbehandlingsmodeller (opnået). (A) Fire modeller fra et emne registreret i samme koordinatsystem. Farvekodning angiver forbehandlings- og efterbehandlingsmodellerne med ganer, men forskellige tandproteser, software-startmodellen uden gane og samme tandsæt som forbehandlingsmodellen og softwareslutmodellen uden gane og den forudsagte tandprotese. Metoden til overlejring er beskrevet i teksten. (B) De softwareforudsagte slut- og efterbehandlingsmodeller vist alene. Forskelle i deres tandpositioner og orienteringer blev målt i denne undersøgelse. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Dental overlejring med målinger. (A) En segmenteret første molær fra den opnåede (efterbehandling) model registreret til den softwareforudsagte version. Transformationsmatrixen til registrering og rodmiddelkvadratet (RMS) for tilpasningen er fra CloudCompares pop op-vindue. B) Euler-vinkler og forskydninger afledt af transformationsmatrixen. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Sammenligning af forudsigelsesforskelle uden vedhæftning med konventionelle og optimerede vedhæftede filer. Klik her for at se en større version af denne figur.

Parameter Betyde 95% CI Betydning
Rotation (°) 1 1 1 0
Drejningsmoment (°) 0.991 0.982 0.996 0
Tip (°) 0.992 0.983 0.996 0
Bukkal-sproglig (mm) 0.999 0.997 0.999 0
Mesial-distal (mm) 0.99 0.979 0.995 0
Okklusal-ingefær (mm) 0.998 0.996 0.999 0

Tabel 1: Korrelationskoefficienter inden for klassen (ICC) for intraeksaminatorpålidelighed (n = 32 tænder). CI: konfidensinterval.

Parameter Gennemsnitlig forskel 95% CI
Rotation (°) 0.032 -0.045 0.137
Drejningsmoment (°) 0.182 -0.099 0.503
Tip (°) 0.061 -0.08 0.218
Bukkal-sproglig (mm) -0.011 -0.043 0.012
Mesial-distal (mm) 0.008 -0.033 0.048
Okklusal-ingefær (mm) 0.011 -0.002 0.026

Tabel 2: Resultater af Bland-Altman-analyser for intra-examiner aftale (n = 32 tænder). CI: konfidensinterval.

Para-meter Første præmolar (n = 50) Anden præmolar (n = 50) Første Molar (n = 50)
Betyde SD 95% CI Betyde SD 95% CI Betyde SD 95% CI
Rotation (°) 2.801 3.881 1.767 4.023 2.472 5.265 1.195 4.148 0.835 3.004 0.098 1.74
Drejningsmoment (°) -1.261 1.912 -1.765 -0.722 -3.597 3.586 -4.588 -2.512 -3.881 3.413 -4.895 -2.934
Tip (°) 0.746 2.851 -0.079 1.632 0.409 3.015 -0.434 1.238 -0.326 1.917 -0.582 0.506
Bukkal-sproglig (mm) -0.18 0.455 -0.311 -0.046 -0.156 0.516 -0.307 -0.018 -0.048 0.619 -0.203 0.132
Mesial-distal (mm) 0.143 0.535 -0.006 0.309 0.155 0.56 -0.01 0.299 0.213 0.618 0.041 0.392
Okklusal-ingefær (mm) -0.141 0.407 -0.256 -0.031 -0.206 0.408 -0.323 -0.09 -0.256 0.398 -0.363 -0.147

Tabel 3: Beskrivende statistik for vinkel- og lineære forskelle mellem den forudsagte og den opnåede tandposition for maksillære første premolarer, anden premolarer og første molarer. Positive værdier indikerede en opnået tandposition mere bukkal, distal eller okklusal eller med mere mesial rotation, mere distal kronespids eller mere lingual kronemoment end den forudsagte tandposition. SD: standardafvigelse; CI: konfidensinterval.

Parameter Betyde SD 95% CI P
Rotation (°) 2.036 4.217 1.408 2.756 0.023*
Drejningsmoment (°) -2.913 3.263 -3.411 -2.388 0.0003*
Tip (°) 0.374 2.641 -0.049 0.8 1
Bukkal-sproglig (mm) -0.128 0.534 -0.216 -0.041 0.186
Mesial-distal (mm) 0.17 0.569 -0.076 0.258 1
Okklusal-ingefær (mm) -0.201 0.405 -0.266 -0.136 0.123

Tabel 4: Sammenligninger af vinkel- og lineære gennemsnitlige forudsigelsesforskelle i alle de maksillære bageste tænder målt med Hotellings T-kvadrerede test med Bonferonni-korrektion. Positive værdier indikerede en opnået tandposition mere bukkal, distal eller okklusal eller med mere mesial rotation, mere distal kronespids eller mere lingual kronemoment end den forudsagte tandposition. *P < 0,05.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Palatal rugae har en unik konfiguration i ungdomsårene; De forbliver konstante under vækst, er autentiske markører for personlig identifikation og betragtes som stabile anatomiske referencer for maksillær modeloverlejring 24,25,26,27. Dai et al. brugte denne metode til at sammenligne den opnåede og forudsagte tandbevægelse af maksillære første molarer og centrale fortænder med klare justeringer efter den første præmolære ekstraktion28. Den opnåede efterbehandlingsmodel blev registreret via Rapidform-software til forbehandlingen og den planlagte efterbehandlingsmodel. De rapporterede statistisk signifikante forskelle mellem de forudsagte og opnåede tandbevægelser. For- og efterbehandlingsmodellerne blev erhvervet fra forskellige kilder (alginataftryk og intraorale scanninger). Målingerne af tandbevægelse blev udtrykt inden for et koordinatsystem ved hjælp af det bageste okklusale plan som et tværgående plan og den palatale sutur som vejledning til konstruktion af et midsagittalt plan. Da vinkel- og translationsparametre for de respektive maksillære første molarer og øvre centrale fortænder blev projiceret på disse planer, er det vanskeligt at sammenligne deres resultater med undersøgelser ved hjælp af forskellige koordinatsystemer (f.eks. en koordinatoprindelse baseret på en tands omtrentlige modstandscenter)17,18,19,20,21.

Undersøgelsen var begrænset til den maksillære bue, så ganen og dens rugae kunne bruges til at registrere de forudsagte og opnåede modeller. Tidligere er modelregistreringen foretaget ved hjælp af ubehandlede eller formodet stabile bagtænder 16,17,18,19, bedst egnede algoritmer 20,21, miniskruer26,27, tori29, implantater30, kraniebasen31 eller andre knoglestrukturer32. I en af de få tidligere undersøgelser, der anvendte palatal overlejring til at vurdere klar aligner-effektivitet, sammenlignede Dai et al. de opnåede og forudsagte tandbevægelser af maksillære første molarer og centrale fortænder i ekstraktionstilfælde28, selvom de ikke rapporterede individuelle forskelle i tandposition og orientering med de seks frihedsgrader, der blev anvendt i denne og andre undersøgelser20, 21.

Forreste tænder blev ikke inkluderet i denne protokol, fordi formerne på deres kliniske kroner var for vanskelige at orientere inden for verdens koordinatsystem, der bruges af CloudCompare til at udtrykke dets transformationer. Imidlertid havde premolarerne og molarerne tilstrækkelige okklusale landemærker og ansigtsoverfladeregelmæssighed til at tillade hver behandlet tands okklusale overflade, lange akse og afgrænsningsboks at være orienteret mod softwarens oprindelse og verdenskoordinater.

Brug af en transformationsmatrix til at give de translationelle og roterende oplysninger, der beskriver tandbevægelse under registrering, kræver overholdelse af specifikke konventioner. CloudCompare anvender Tait-Bryan-konventionen, hvor en ZYX-akserotationssekvens først vedtages, efterfulgt af de 3D-oversættelser fra verdens nul, der er nødvendige for at fuldføre kampen. Da de vinkler, der er rapporteret i denne undersøgelse, afspejler Tait-Bryan-konventionen33, ville undersøgelser, der bruger forskellige konventioner, give forskellige resultater. Justering af efterbehandlingstanden til verdens oprindelse og koordinater sikrede, at målingerne indikerede oversættelse fra tandens oprindelige position og retninger bestemt af hver tands specifikke overfladeanatomi.

Samlet set viste vores resultater, at rotationen og drejningsmomentet for den opnåede tandposition var statistisk og klinisk signifikant forskellig fra forudsigelserne med mere mesial rotation og bukkalmoment efter behandling med klare justeringer. Mens rotationsbevægelsen i maksillære første molarer var relativt vellykket, var derotation i den første og anden premolarer mere problematisk, hvilket tyder på, at morfologien af præmolære kroner kan bidrage til denne forskel. Disse resultater ligner en nylig undersøgelse foretaget af Al-Nadawia et al., Som fandt ud af, at nøjagtigheden af bageste tandbevægelser med en 7-dages protokol ikke er så nøjagtig som 14-dages protokollen for indtrængen, distal indtrængen, distal kronespids og buccal-krone drejningsmoment34. For at afgøre, om nøjagtigheden af Invisalign var forbedret med den nyere teknologi, opdaterede Haouili et al. Kravitz et al.'s banebrydende undersøgelse17 , og de fandt også den mindste samlede nøjagtighed med rotation, især udfordrende for hjørnetænder, premolarer og molarer 21.

Oversættelsesdata viste ingen statistisk signifikante forskelle for alle tre retninger, i overensstemmelse med tidligere undersøgelser. Simon et al. fandt, at øvre molær distalisering var den mest effektivt forudsagte bevægelse18. En ikke-statistisk, men klinisk signifikant forudsigelsesforskel blev bemærket for okklusal-tandkødsbevægelse i de første molarer i den aktuelle undersøgelse, som havde tendens til at være lidt trængt ind i forhold til deres forudsagte positioner. Haouili et al. indikerede også, at selvom ekstruderingen af de maksillære forænder blev forbedret ved brug af optimerede ekstruderingsvedhæftninger, havde ekstrudering af de maksillære og mandibulære molarer den laveste nøjagtighed21.

I denne undersøgelse adskilte tandbevægelser med vedhæftede filer sig ikke fra tænder uden vedhæftede filer for at opnå de ønskede tandbevægelser. Tandbevægelser med optimeret fastgørelse syntes at være lidt unøjagtige med rotationsbevægelse. Selvom tænder med optimeret fastgørelse viste mere nøjagtig momenttandbevægelse sammenlignet med konventionelle eller ingen vedhæftede filer, var de samlede momenttandbevægelser udfordrende. Kravitz et al. udtalte, at vedhæftede filer kan give små kliniske forbedringer med rotationsbevægelser sammenlignet med ingen vedhæftede filer; Dog ikke med statistisk signifikans16. På den anden side fandt Simon et al., at vedhæftede filer er signifikant gavnlige ved derotation af premolarer18. Cortona et al. behandlede også med en endelig undersøgelse, at den mest effektive måde at derotere mandibulære runde formede tænder på var at tilføje en enkelt vedhæftning med en 1,2 ° aligneraktivering35. Nucera et al. gennemgik systematisk virkningerne af sammensatte vedhæftede filer på klar aligner-terapi og skitserede de modstridende resultater i den nuværende litteratur36. Manglen på beviser berettiger yderligere kliniske forsøg for at afklare indflydelsen af vedhæftede filer og deres antal, størrelse, form og position på hver tandregulering.

Samlet set opnåede Invisalign de fleste af sine forventede posteriore tandbevægelser hos unge og voksne med mild til moderat malokklusion. Specifikt var den forudsagte derotation af de maksillære premolarer, og især den første premolar, mere udfordrende. Alle maksillære bageste tænder havde tendens til at dreje buccalt uden tilstrækkelig momentkontrol. Jo mere distalt tanden er placeret, jo mere uforudsigeligt er resultatet. Med eller uden vedhæftede filer eller forskellige typer vedhæftede filer syntes ikke at gøre nogen forskel i forudsigelsen. Generelt vil yderligere forbedringer eller overkorrektion være nødvendige for at nå alle forudsigelser. Sammenligninger af Invisalign-forudsagt med klinisk opnåede digitale modeller i maksillærbuen kan drage fordel af modelregistrering ved hjælp af både palatale og dentale funktioner, individuel tandsegmentering og de matematiske transformationer, der bruges til at matche dem.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Dette arbejde blev finansieret af International Align Research Award Program (Align Technology Inc., Tempe, AZ). Finansieringskilden var imidlertid ikke involveret i udførelsen af forskningen og/eller udarbejdelsen af artiklen. Vi vil gerne takke Dr. Sandra Tai og Dr. Samuel Tam for deres generøse støtte til Invisalign-sagerne og Nikolas Krstic for hans professionelle støtte til statistiske analyser.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CloudCompare  GPL software   Version 2.11 open-source software (https://www.cloudcompare.net/)
Meshmixer software  Autodesk, Inc.
Rhinoceros 5.0  Robert McNeel & Associates Version 5.0

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Align Technology Inc. ALGN Q320 Financial slides and historical data. , https://investor.aligntech.com/events (2020).
  2. Borda, A. F., et al. Outcome assessment of orthodontic clear aligners vs fixed appliance treatment in a teenage population with mild malocclusions. Angle Orthodontist. 90 (4), 485-490 (2020).
  3. Patterson, B. D., et al. Class II malocclusion correction with Invisalign: Is it possible. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 159 (1), e41-e48 (2021).
  4. Roberston, L., et al. Effectiveness of clear aligner therapy for orthodontic treatment: A systematic review. Orthodontics and Craniofacial Research. 23 (2), 133-142 (2020).
  5. Papadimitriou, A., Mousoulea, S., Gkantidis, N., Kloukos, D. Clinical effectiveness of Invisalign orthodontic treatment: a systematic review. Progress in Orthodontics. 19 (1), 37-60 (2018).
  6. Ke, Y., Zhu, Y., Zhu, M. A comparison of treatment effectiveness between clear aligner and fixed appliance therapies. BMC Oral Health. 19 (1), 24 (2019).
  7. Zheng, M., Liu, R., Ni, Z., Yu, Z. Efficiency, effectiveness and treatment stability of clear aligners: a systematic review and meta-analysis. Orthodontics and Craniofacial Research. 20 (3), 127-133 (2017).
  8. Papageorgiou, S. N., Koletsi, D., Iliadi, A., Peltomaki, T., Eliades, T. Treatment outcome with orthodontic aligners and fixed appliances: a systematic review with meta-analysis. European Journal of Orthodontics. 42 (3), 331-343 (2020).
  9. Galan-Lopez, L., Barcia-Gonzalez, J., Plasencia, E. A systematic review of the accuracy and efficiency of dental movements with Invisalign. Korean Journal of Orthodontics. 49 (3), 140-149 (2019).
  10. Rossini, G., Parrini, S., Castroflorio, T., Deregibus, A., Debernardi, C. L. Efficacy of clear aligners in controlling orthodontic tooth movement: A systematic review. Angle Orthodontist. 85 (5), 881-999 (2015).
  11. Lagravère, M. O., Flores-Mir, C. The treatment effects of Invisalign orthodontic aligners: a systematic review. Journal of the American Dental Association. 136 (12), 1724-1729 (2005).
  12. Krieger, E., Seiferth, J., Saric, I., Jung, B. A., Wehrbein, H. Accuracy of Invisalign® treatments in the anterior region: First results. Journal of Orofacial Orthopedics. 72 (2), 141-149 (2011).
  13. Buschang, P. H., Shaw, S. G., Ross, M., Crosby, D., Campbell, P. M. Predicted and actual end-of-treatment occlusion produced with aligner therapy. Angle Orthodontist. 85 (5), 723-727 (2015).
  14. Houle, J. P., Piedade, L., Todescan, R., Pinheiro, F. H. The predictability of transverse changes with Invisalign. Angle Orthodontist. 87 (1), 19-24 (2017).
  15. Zhou, N., Guo, J. Efficiency of upper arch expansion with the Invisalign system. Angle Orthodontist. 90 (1), 23-30 (2020).
  16. Kravitz, N. D., Kusnoto, B., Agran, B., Viana, G. Influence of attachments and interproximal reduction on the accuracy of canine rotation with Invisalign. A prospective clinical study. Angle Orthodontist. 78 (4), 682-687 (2008).
  17. Kravitz, N. D., Kusnoto, B., BeGole, E., Obrez, A., Agran, B. How well does Invisalign work? A prospective clinical study evaluating the efficacy of tooth movement with Invisalign. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 135 (1), 27-35 (2009).
  18. Simon, M., Keilig, L., Schwarze, J., Jung, B. A., Bourauel, C. Treatment outcome and efficacy of an aligner technique-regarding incisor torque, premolar and molar distalization. BMC Oral Health. 14, 68 (2014).
  19. Charalampakis, O., Iliadi, A., Ueno, H., Oliver, D. R., Kim, K. B. Accuracy of clear aligners: a retrospective study of patients who needed refinement. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 154 (1), 47-54 (2018).
  20. Grünheid, T., Loh, C., Larson, B. E. How accurate is Invisalign in nonextraction cases? Are predicted tooth positions achieved. Angle Orthodontist. 87 (6), 809-815 (2017).
  21. Haouili, N., Kravitz, N. D., Vaid, N. R., Ferguson, D. J., Makki, L. Has Invisalign improved? A prospective follow-up study on the efficacy of tooth movement with Invisalign. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 158 (3), 420-425 (2020).
  22. Alwafi, A. A., Hannam, A. G., Yen, E. H., Zou, B. A new method assessing predicted and achieved mandibular tooth movement in adults treated with clear aligners using CBCT and individual crown superimposition. Scientific Reports. 13, 4084 (2023).
  23. Huanca Ghislanzoni, L. T., et al. Evaluation of tip and torque on virtual study models: a validation study. Progress in Orthodontics. 26 (1), 14-19 (2013).
  24. English, W. R., et al. Individuality of human palatal rugae. Journal of Forensic Sciences. 33 (3), 718-726 (1988).
  25. Almeida, M. A., et al. Stability of the palatal rugae as landmarks for analysis of dental casts. Angle Orthodontist. 65 (1), 43-48 (1995).
  26. Jang, I., et al. A novel method for the assessment of three-dimensional tooth movement during orthodontic treatment. Angle Orthodontist. 79 (3), 447-453 (2009).
  27. Chen, G., et al. Stable region for maxillary dental cast superimposition in adults, studied with the aid of stable miniscrews. Orthodontics and Craniofacial Research. 14 (2), 70-79 (2011).
  28. Dai, F. F., Xu, T. M., Shu, G. Comparison of achieved and predicted tooth movement of maxillary first molars and central incisors: first premolar extraction treatment with Invisalign. Angle Orthodontist. 89 (5), 679-687 (2019).
  29. An, K., Jang, I., Choi, D. S., Jost-Brinkmann, P. G., Cha, B. K. Identification of a stable reference area for superimposing mandibular digital models. Journal of Orofacial Orthopedics. 76 (6), 508-519 (2015).
  30. Miller, R. J., Kuo, E., Choi, W. Validation of Align Technology's Treat IIITM digital model superimposition tool and its case application. Orthodontics and Craniofacial Research. 6 (s1), 143-149 (2003).
  31. Cevidanes, L. H. C., Oliveira, A. E. F., Grauer, D., Styner, M., Proffit, W. R. Clinical application of 3D Imaging for assessment of treatment outcomes. Seminars in Orthodontics. 17 (1), 72-80 (2011).
  32. Rose, D. Rotations in three-dimensions: Euler Angles and rotation matrices. , http://danceswithcode.net/engineeringnotes/rotations_in_3d/rotations_in_3d_part1.html (2015).
  33. Tait-Bryan angles - Wikimedia Commons. , https://commons.wikimedia.org/wiki/Tait-Bryan_angles (2023).
  34. Al-Nadawi, M., et al. Effect of clear aligner wear protocol on the efficacy of tooth movement. Angle Orthodontist. 91 (2), 157-163 (2021).
  35. Cortona, A., Rossini, G., Parrini, S., Dergibus, A., Castroflorio, T. Clear aligner orthodontic therapy of rotated mandibular round-shaped teeth: A finite element study. Angle Orthodontist. 90 (2), 247-254 (2020).
  36. Nucera, R., et al. Effects of composite attachments on orthodontic clear aligners therapy: A systematic review. Materials. 15 (2), 533 (2022).

Tags

Denne måned i JoVE nummer 204
Måling af maksillær bageste tandbevægelse: En modelvurdering ved hjælp af palatal og dental overlejring
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Alwafi, A. A., Panther, S., Lo, A.,… More

Alwafi, A. A., Panther, S., Lo, A., Yen, E. H., Zou, B. Measuring Maxillary Posterior Tooth Movement: A Model Assessment using Palatal and Dental Superimposition. J. Vis. Exp. (204), e65531, doi:10.3791/65531 (2024).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter