Waiting
로그인 처리 중...

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

Medicine

Måling av maksillær bakre tannbevegelse: En modellvurdering ved bruk av palatal og dental superimposisjon

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 manuskriptet presenterer en omfattende protokoll for å evaluere den tredimensjonale (3D) bevegelsen av maksillære bakre tenner med klare reguleringer ved hjelp av digital modelloverlagring, et uvurderlig verktøy innen kjeveortopedi og dentofacial ortopedi.

Abstract

Siden introduksjonen av Invisalign av Align Technology, Inc. i 1999, har spørsmål og debatter vedvart angående presisjonen av Invisalign-behandling (clear aligner), spesielt sammenlignet med bruken av tradisjonelle faste apparater. Dette blir spesielt viktig i tilfeller som involverer anteroposterior, vertikale og tverrgående korreksjoner, hvor presise sammenligninger er av avgjørende betydning. For å imøtekomme disse henvendelsene introduserer denne studien en omhyggelig utformet protokoll, som legger hovedvekt på digitalt å legge bevegelsen av maksillære bakre tenner for å lette nøyaktig analyse. Utvalget inkluderte 25 pasienter som hadde fullført sin første serie med Invisalign (klare) reguleringsskinner. Fire maxillardigitale modeller (forbehandling, etterbehandling, ClinCheck-initial, og endelige modeller) ble digitalt lagt over med ganerugae og dentisjoner som stabile referanser. En programvarekombinasjon ble brukt til modelloverlagring og tannsegmentering. Transformasjonsmatriser uttrykte deretter forskjellene mellom de oppnådde og forutsagte tannposisjonene. Terskler for klinisk relevante forskjeller var ±0,25 mm for lineær forskyvning og ±2° for rotasjon. Forskjellene ble vurdert med Hotellings T-kvadrattest med Bonferroni-korreksjon. De gjennomsnittlige forskjellene i rotasjon (2,036° ± 4,217°) og dreiemoment (-2,913° ± 3,263°) var signifikante statistisk og klinisk, med p-verdier på henholdsvis 0,023 og 0,0003. Derotasjon av premolarer og momentkontroll for alle bakre tenner var mindre forutsigbar. Alle gjennomsnittlige forskjeller for de lineære målingene var statistisk og klinisk ubetydelige, bortsett fra at de første jekslene virket litt (0,256 mm) mer inntrengt enn deres forventede posisjon. Det klare reguleringssystemet ser ut til å oppfylle sin prediksjon for de fleste translasjonelle tannbevegelser og mesial-distal tipping i maksillære bakre tenner for ikke-ekstraksjonstilfeller med milde til moderate maloklusjoner.

Introduction

I 1999 ble digitalt produserte flyttbare kjeveortopediske apparater gjort kommersielt tilgjengelig av Align (Align Technology Inc., Tempe, AZ). Opprinnelig ble dette systemet designet for å løse ikke-voksende tilfeller med mild til moderat trengsel eller lukke små mellomrom som et estetisk alternativ til tradisjonelle faste kantvise apparater. Med flere tiår med forbedringer innen dataassistert design og produksjon (CAD / CAM), dentale materialer og behandlingsplanlegging, har klar reguleringsterapi (CAT) siden blitt brukt til å behandle over 10 millioner pasienter med ulike maloklusjoner over hele verden1. En nylig retrospektiv studie antydet at CAT er like effektiv som fast apparatbehandling for tenåringspopulasjonen med milde maloklusjoner, med betydelig forbedrede resultater i tannjustering, okklusjonsforhold og overjet2. Antall avtaler, akuttbesøk og total behandlingstid hadde også bedre resultater for pasienter med klar reguleringsterapi. Selv om CAT kan brukes til å behandle ikke-ekstraksjon, milde til moderate maloklusjoner hos ikke-voksende pasienter 3,4, og forkorte behandlingsvarighet og stoltid5, er det fortsatt uklart om behandlingen er like effektiv som gullstandarden for konvensjonelle labiale seler 4,6,7,8,9, spesielt for anteroposterior og vertikal korreksjon10.

ClinCheck er en programvareplattform utviklet av Align for å gi klinikere virtuelle tredimensjonale (3D) simuleringer av prospektive tannbevegelser. Primært opptatt av pasientens opprinnelige status og klinikerens foreskrevne behandlingsplan, kan det også være et visuelt kommunikasjonsverktøy for pasienten. Ethvert misforhold mellom de forventede og oppnådde resultatene kan kreve korreksjon, forbedring eller konvertering til fast apparatbehandling. Følgelig har påliteligheten til programvareforutsigelser trukket økende oppmerksomhet fra etterforskere. Siden Lagravere og Flores-Mirs systematiske gjennomgang publisert i 200511, har undersøkelser av samsvar mellom predikerte modeller og etterbehandlingsmodeller blitt målt på forskjellige måter, målemetoder inkludert buelengde, inter-hundeavstand, overbitt, overjet, midtlinjeavvik12, American Board of Orthodontics objektive graderingssystem (ABO-OGS) reduksjonsscore13, øvre og nedre interdentalbredde14, og mål avledet fra kjeglestråle computertomografi15.

Det er også gjort sammenligninger ved å legge 3D-modellene 16,17,18,19,20,21. For eksempel kan mange nåværende programvareplattformer, for eksempel ToothMeasure (intern programvare utviklet av Align Technology), reproduserbart overlappe to digitale modeller ved hjelp av brukervalgte referansepunkter på ubehandlede tenner, palatal rugae eller tannimplantater. Siden de predikerte og oppnådde modellene vanligvis ikke inkluderer palatale overflater, har mange tidligere studier 15,16,17,18 brukt de ubehandlede bakre tennene som referanser for overlapping, inkludert muligheten for å legge til feil på grunn av de relative bevegelsene til disse tennene. Disse studiene har vært begrenset til fremre regioner av buen i relativt enkle tilfeller med avstand eller mild til moderat trengsel.

Grünheid et al. brukte matematisk superimposisjon for å kvantifisere avvikene mellom virtuelle behandlingsplaner og faktiske behandlingsresultater for å evaluere nøyaktigheten av fulldentition CAT uten stabile anatomiske strukturer i digitale modeller20. Haouili et al. brukte samme metode i en best fit-algoritme i sammenligningsprogramvaren for å gjennomføre en prospektiv oppfølgingsstudie om effekten av tannbevegelse med CAT21. Målet var å gi en oppdatering på nøyaktigheten knyttet til ny teknologi, dvs. SmartForce, SmartTrack-reguleringsmaterialer og digitale skanninger. Deres funn av en forbedret total nøyaktighet fra 41%17 til 50%21 var oppmuntrende, men negerer ikke muligheten for at noen tannbevegelser fortsatt ikke er tilfredsstillende oppnåelige med det klare reguleringssystemet.

Når det forutsies og oppnås, inkluderer digitale modeller en felles 3D-referanse uavhengig av tannkjøttet, for eksempel palatal rugae, tannimplantater eller tori; De kan samregistreres i koordinatsystemet til mange egnede programvareplattformer. Hvis en tann av interesse deretter segmenteres fra den ene og transformeres matematisk for å matche den fortrengte versjonen i den andre, inneholder transformasjonsmatrisen den komplette informasjonen som trengs for å beskrive hele 3D-transponeringen. Innholdet kan uttrykkes som tre oversettelser og tre rotasjoner beskrevet av en formell konvensjon. Et eksempel finnes på Invisalign ClinCheck Pro 3D-kontrollprogramvaren, der de numeriske parametrene som indikerer 3D-tannbevegelsene som trengs for å flytte tennene til de forutsagte posisjonene, vises i en tannbevegelsestabell.

Mens de første og endelige (forutsagte) modellene fra planleggingsprogramvaren deler et felles koordinatsystem levert av den samme programvareplattformen, begrenser deres fravær av ganer muligheten for å registrere seg sammen med andre digitale tannsettmodeller, med mindre de har identisk tannsett. I denne sammenheng ble det antatt at overlagring av programvareforutsagte og etterbehandlingsmodeller (oppnådd) ville være mulig. Denne muligheten stammer fra tilgjengeligheten av to par: innledende og endelig (automatisk overlappet under eksport fra planleggingsprogramvare) og et annet par forbehandling og oppnådde modeller (lagt over palatal rugae). Disse parene kan registreres ved å bruke tannsettet før behandling som referanse for å justere dem med Invisalign-innledende modell. Deretter kan segmenteringen av individuelle tenner utføres for å vurdere forskjeller i deres posisjoner og orienteringer. Denne vurderingen innebærer å transponere tenner mellom modellene, og transformasjonsmatrisene vil muliggjøre en numerisk kvantifisering av oversettelsene og omorienteringene.

I denne protokollen ble det innført en tilnærming for å evaluere effektiviteten av CAT ved håndtering av milde til moderate maloklusjoner hos både ungdom og voksne, med spesielt fokus på de maksillære bakre tennene. Nullhypotesen var at det ikke var noen forskjell mellom oppnådd og planlagt programvarepredikert tannposisjon i de maksillære bakre tennene etter den første serien med klare reguleringer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne studien fikk etisk godkjenning fra Institutional Review Board ved University of British Columbia (nr. H19-00787). For å opprettholde konfidensialitet gjennomgikk alle prøver som ble brukt i studien avidentifiseringsprosedyrer. Videre, før de ble inkludert i forskningen, ble informert samtykke innhentet på riktig måte fra alle deltakende pasienter.

MERK: Hver deltaker bidro med fire maxillary digitale modeller, som omfattet følgende:

  1. Digital forbehandlingsmodell, med ganen skannet med iTero
  2. Digital etterbehandlingsmodell, med ganen skannet med iTero
  3. Forbehandlingsmodell, eksportert fra planleggingsprogramvaren.
  4. Predikert modell, eksportert fra planleggingsprogramvaren.

Denne protokollen utnyttet en kombinasjon av flere programvareverktøy, som inkluderte CloudCompare, Meshmixer og Rhinoceros. Disse programvareplattformene spilte en sentral rolle i å lette registreringsprosessen og muliggjøre segmentering av individuelle tenner med det formål å analysere deres bevegelser og orienteringer. Det er verdt å merke seg at disse programvareverktøyene kan replikeres med andre programvarealternativer med åpen kildekode, forutsatt at de kan oppnå lignende mål. En arbeidsflyt som illustrerer programvaresekvensen er presentert i figur 1.

1. Forberedelse

  1. Hent de første og endelige (forutsagte) modellene som stereolitografiske (STL) filer fra planleggingsprogramvaren ved å klikke på Verktøy > Eksporter > STL.
    MERK: Modeller eksportert fra planleggingsprogramvaren presenterer bare kliniske kroner og virtuell gingiva uten ganen.
  2. Få de digitale modellene for forbehandling og etterbehandling som STL-filer fra den skannede modellprogramvaren (OrthoCAD) ved å velge skanningen, klikke og velge Eksporter > eksporttype (åpent skall), dataformat (fil per bue [buer orientert i okklusjon]).
    MERK: Modeller eksportert fra modellskanningsprogramvaren inkluderer ikke bare tannkjøtt, men også gingiva og hele ganen.

2. Palatal overlagring av digitale modeller før og etter behandling i CloudCompare

  1. Åpne programvaren og dra og slipp STL-filene til de digitale modellene for forbehandling og etterbehandling.
  2. Velg hver modell og klikk på Rediger > farger > Angi unik for å endre fargene på de valgte modellene.
  3. Velg den digitale modellen etter behandling, og klikk på ikonet Oversett/roter . Høyreklikk for å dra modellen slik at de er side ved side. Klikk på den grønne haken.
  4. Velg den digitale modellen for forbehandling, og klikk på segmentikonet .
  5. Klikk fire punkter på palatal rugae og høyreklikk for å fjerne markeringen. Klikk på Segmenter i, og klikk deretter på den grønne haken. Gjenta trinn 2,4 til 2,5 for den digitale modellen etter behandling.
  6. Skjul modellene PostTreatModel.remaining og PreTreatModel.remaining, og velg både modellene PostTreatModel.part og PreTreatModel.part .
  7. Klikk på justeringsikonet for grovregistrering (punktparplukking) og plasser minst tre tilsvarende landemerker på ganen på hver side av midtlinjen for både ganene før og etter behandling. Klikk Juster, og klikk deretter på den grønne haken.
  8. Vis maskene for begge modellene, og flytt den utransformerte PostTreatModel.remain-modellen ved å kopiere transformasjonsmatrisen, klikke Rediger > Bruk transformering og lime inn transformeringsmatrisen.
    MERK: Transformasjonsmatriseutgangene vises i konsollen.
  9. Skjul modellene PostTreatModel.remaining og PreTreatModel.remaining og velg modellene PostTreatModel.part og PreTreatModel.part.
  10. Klikk på ikonet for finregistreringsjustering og kontroller at PreTreatModel.part-modellen er valgt som referanse. Klikk på OK.
    MERK: Bekreft den resulterende rotmiddelkvadratet (RMS) i registreringsinformasjonsvinduet. Et avvik på ≤ 0, 05 RMS er akseptabelt.
  11. Vis maskene for begge modellene, og flytt den utransformerte PostTreatModel.maining-modellen ved å kopiere transformeringsmatrisen, klikke Rediger > Bruk transformering og lime inn transformeringsmatrisen.
  12. Lagre de overlagrede PostTreatModel.remaining og PreTreatModel.remaining-modellene som STL-filer.

3. Forberedelse av programvaremodell for overlapping med Rhinoceros programvare

  1. Importer STL-filene til planleggingsprogramvaren, forbehandling og forutsagte modeller separat.
    MERK: Når du importerer programvaremodeller til måleprogramvare som Rhinoceros eller CloudCompare, beholdes retningen og modellenes registrering
  2. Velg den simulerte gingivaen og trykk på Slett for å fjerne den.
  3. Klikk MeshTools, velg Meshplane. Tegn et plan rundt tennene og flytt flyet til okklusalen 1/3 av tannkronene. Dette vil forbedre overliggende presisjon.
  4. Dobbeltklikk på knappen Høyre for å utvide riktig visning.
  5. Skriv inn kommandoen MeshBooleanSplit og velg flyet og alle tennene, og trykk deretter Enter.
  6. Slett planet og cervical deler av tennene forlater 1/3 okklusale tannkroner.
  7. Lagre den delte modellen som en STL-fil.
  8. Gjenta alle trinnene for den andre modellen.

4. Overlagring av programvareforutsagte og etterbehandlingsmodeller med CloudCompare

  1. Dra og slipp STL-filene til de tidligere palatalt overlagrede digitale forbehandlings- og etterbehandlingsmodellene, og de delte forbehandlings- og delte predikerte modellene.
  2. Velg hver modell og klikk på Rediger > farger > Angi unik for å endre fargene på de valgte modellene.
  3. Velg både forbehandlings- og etterbehandlingsmodeller, og klikk på Oversett/roter-ikonet . Høyreklikk for å dra modellene slik at de er side ved side.
  4. Be om programvaren skjul den delte predikerte modellen og den digitale modellen etter behandling ved å fjerne merket i de tilsvarende boksene. Velg delt forbehandlingsmodell og digital forbehandlingsmodell.
  5. Klikk på Rough Registration-justeringsikonet og plasser tilsvarende landemerker på kronenes cusps på både den delte forbehandlingsmodellen og den digitale modellen for forbehandling. Klikk Juster, og klikk deretter på den grønne haken.
  6. Vis den delte predikerte modellen og etterbehandlingsmodellen og flytt den utransformerte etterbehandlingsmodellen ved å kopiere transformasjonsmatrisen, klikke Rediger > Bruk transformasjon og lime inn transformasjonsmatrisen.
  7. Skjul etterbehandlingen og del predikerte modeller. Velg modeller for forbehandling og delt forbehandling. Klikk på justeringsikonet for finregistrering for å få best mulig tilpasning mellom modellen for delt forbehandling og den digitale modellen før behandling.
  8. Vis nettene og flytt den utransformerte modellen ved å kopiere transformeringsmatrisen, klikke Rediger > Bruk transformering og lime inn transformeringsmatrisen.
  9. Vis de delte predikerte og digitale etterbehandlingsmodellene, og skjul deretter den delte forbehandlingsmodellen og den digitale modellen før behandling for å vise overlappingen (figur 2).
  10. Lagre modellene som STL-filer.

5. Kronsegmentering ved hjelp av Meshmixer

  1. Importer den delte predikerte modellen og den digitale modellen etter behandling til Meshmixer.
  2. Klikk på Rediger > duplikat for å duplisere modellene for antall tenner som skal segmenteres. Merk hver modell med det tilsvarende tannnummeret som skal segmenteres.
  3. Skjul den foreslåtte modellen for deling ved å klikke Øye-ikonet , slik at den digitale modellen etter behandling er synlig.
  4. På etterbehandlingsmodellen klikker du Velg og justerer størrelsen på penselen. For å segmentere den valgte kronen, dra børsteverktøyet på okklusjonsoverflaten til den valgte tannen, og vær nøye med cusp-spissene.
  5. Klikk Endre > Inverter og deretter Rediger > Forkast for å slette resten av modellen og la den segmenterte kronen være.
  6. Vis den foreslåtte delingsmodellen, og skjul modellen etter behandling ved å klikke de tilsvarende øyeikonene.
  7. Gjenta trinn 5.4–5.5 for den predikerte modellen for deling.
  8. Eksporter hver valgte krone som STL-filer.
  9. Gjenta alle trinnene for hver tannsegmentering.

6. Dental overlagring med CloudCompare

  1. Importer de segmenterte digitale kronene etter behandling og del programvareforventede kroner i programvaren. Sørg for at retningen og skyregistreringen forblir konsekvent. Etablere World Coordinate Grid for å standardisere orienteringen av både høyre og venstre tenner, og forbedre påliteligheten til metodikken. Rutenettets senter skal representere (0,0,0,0,0,0) koordinaten til CloudCompare programvareskyen.
  2. Velg begge kronene, og klikk Rediger > normaler > beregne > per toppunkt.
  3. Velg hver tann og klikk på Rediger > farger > Angi unik for å endre fargene på de valgte modellene.
  4. Skjul tannen etter behandling ved å fjerne merket i boksen og velge både den skjulte tannen etter behandling og den synlige forutsagte tannen.
  5. Velg den nederste visningen, klikk på Oversett / roter-ikonet , og bruk planene X, Y og Z for å rotere tannen slik at bukkalcusp er på linje med den vertikale linjen.
  6. Velg venstre sidevisning, klikk på Oversett / roter-ikonet , og linje bukkale og språklige cusps med den horisontale linjen.
  7. Velg baksiden, klikk på Oversett/roter-ikonet , og linje bukkale og språklige cusps med den horisontale linjen.
    MERK: Ta sikte på å justere okklusjons- og ansiktsflatene med verdens akser og plan. Forsikre deg om at tannens grensebokssenter er plassert i verdens opprinnelse. Ved å følge World Coordinate Grid, vil posisjonene til alle tennene bli standardisert. Dette trinnet sikrer en konsekvent og nøyaktig konvertering av X-, Y- og Z-oversettelser på tvers av alle akser, uavhengig av en enkelt tanns spesifikke posisjon.
  8. Når alle cusps linje opp, klikker du på Oversett / roter ikonet for å sentrere tannen på rutenettet i alle visninger.
  9. Skjul tannen etter behandling og velg den forutsagte tannen og etterbehandlingstannen.
  10. Klikk på justeringsikonet for finregistrering for å registrere tannen etter behandling over den forutsagte tannen. Klikk OK.
    MERK: Etter ferdigstillelse vil CloudCompare vise registreringsinformasjonen, inkludert overliggende RMS (figur 3).
  11. For å bestemme posisjons- og rotasjonsforskjellene mellom de to tennene, velg tannen etter behandling, kopier transformasjonsmatrisen, klikk Rediger > Bruk transformasjon og lim inn transformasjonsmatrisen.
  12. Velg Euler-vinkler-ikonet for å vise rotasjons- og lineære bevegelser mellom den forutsagte tannen og tannen etter behandling.
  13. Dokumenter alle oversettelses- og rotasjonsmålinger i et regneark. Gjenta denne prosessen for alle gjenværende bakre tenner.
    MERK: Bruk American Board of Orthodontics (ABO) modellgraderingssystem12 for å identifisere klinisk signifikante måleforskjeller. Forskjeller større enn 0,5 mm lineært og 2 grader vinklet anses som klinisk relevante.
  14. Juster måleverdier for fremre-bakre retning av høyre side tenner i et regneark. Denne justeringen står for standardisert orientering av høyre side tenner til venstre side tenner.

7. Spesifikasjoner for måling

  1. Forstå sekvensen av rotasjons- og målekonvensjoner: CloudCompare bruker Tait-Bryan ZYX ekstrinsisk (verdens opprinnelse) konvensjon for sine målinger.
    MERK: For oversettelse representerer aksene X (buccolingual retning), Y (mesiodistal retning) og Z (vertikal retning: intrusjon / ekstrudering). Vinkelbevegelser er representert av X-aksen (Psi - mesiodistal tipping), Y-aksen (Theta - buccolingual dreiemoment) og Z-aksen (Phi - mesiodistal rotasjon)22. Tannbevegelser uttrykkes i form av tannens anatomi, uavhengig av dens posisjon i buen. Fortegnet for tiltak (+, -) indikerer retningen fra verdens opprinnelse og rotasjon rundt aksene.
  2. Viktigheten av kontekstuell relevans: Merk at retningsbestemmelsene som beskriver tannbevegelser (f.eks. mesial, distal, buccolingual) refererer til den spesifikke tannen og ikke tar hensyn til endringer i forhold til tannbuen.

8. Statistisk analyse

  1. Bruk statistikkpakken R (v 3.2.3, RStudio Inc.) via RStudio (versjon 1.4.1103) for alle analysene.
  2. Velg 32 tenner tilfeldig og utfør dupliserte målinger med 1 måneds intervall.
  3. Test intra-sensor reliabilitet med Intra-klasse korrelasjonskoeffisienter (ICC) og Bland Altman analyser for begge sett av målinger.
  4. Bruk Hotellings T-kvadrattester for å teste gjennomsnittlige prediksjonsforskjeller mellom de predikerte og oppnådde tannposisjonene for både vinkel- og lineære parametere.
  5. Juster for flere tannsammenligninger ved hjelp av en Bonferroni-korreksjon på p-verdier, med sikte på en familievis feilrate på 0,05.
  6. Utfør en post-hoc Hotellings T-kvadrattest hvis det oppdages signifikante forskjeller for å avgjøre om prediksjonsforskjeller for hver tanntype og bevegelsesparameter er signifikante. Vurder avvik på 0,25 mm eller mer i lineære målinger og 2 ° eller høyere for vinkelmålinger som klinisk relevante.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

En minimum prøvestørrelse på 24 tilfeller var nødvendig for å oppdage en effektendring på 0,6° for gjennomsnittlig spiss- og dreiemomentvinkler, med en 80 % effekt og en alfa på 0,0523. Inklusjonskriteriene var som følger: (1) fullt permanent tannsett gjennom de første jekslene, (2) klasse I maloklusjoner, eller mindre enn 2 mm klasse II / III maloklusjoner med avstand, eller mild til moderat trenging som hadde gjennomgått ikke-ekstraksjon Invisalign-behandling, (3) fullføring av den første serien med Invisalign-reguleringsskinner minst, og (4) palatal rugae presentert på både innledende og raffinerte intraorale skanninger. Eksklusjonskriteriene var: (1) tidligere eksponering for hjelpeekspansjons- og distaliseringsapparater, (2) synlige slitasjefasetter i tannsettet under behandling, (3) historie med traumer, kraniofacial syndrom eller manglende tenner, og (4) dårlig etterlevelse av reguleringsbruk dokumentert på diagrammet. De andre jekslene i flere tilfeller var fraværende eller utbrudd og derfor ekskludert fra analysen. Følgelig omfattet denne studien 150 tenner (50 første premolarer, 50 andre premolarer og 50 første jeksler) valgt fra 25 deltakere (17 kvinner og 8 menn), i alderen 12 til 44 år med en gjennomsnittsalder på 24,8 ± 8,8 år. Av de 25 pasientene var 4 klasse I, 15 klasse II og 6 klasse III maloklusjoner, alle mindre enn 2 mm. Gjennomsnittlig antall brett var 24,8 ± 11,2, og gjennomsnittlig behandlingsvarighet var 214 ± 131 dager. Blant de 150 maksillære bakre tennene var det 63 tenner uten vedlegg, 7 med konvensjonelt og 80 med optimaliserte vedlegg.

Gjennomsnittlige ICCer for intra-eksaminator-reliabilitet var større enn 0,990, noe som tyder på at intra-eksaminator-avtalen var utmerket (tabell 1). Resultatene fra Bland-Altman-analyser er rapportert i tabell 2, som også viste høy enighet mellom undersøkerne.

Tabell 3 viser vinkel- og lineære forskjeller mellom predikert og oppnådd tannstilling i maksillære bakre tenner. Generelt hadde vinkelmålene for rotasjon, dreiemoment og spiss betydelig større variasjon enn avstandsmålene for buccal-lingual, mesial-distal og okklusal-gingival oversettelser. Gjennomsnittlig rotasjonsforskjell for første premolar og andre premolar var større enn 2° og 95 % konfidensintervall inkluderte ikke null. Dette antyder at klinisk ble de maksillære første og andre premolarene signifikant rotert mesialt. Dreiemoment for alle tanntyper avviket vesentlig fra null, mens gjennomsnittlig forskjell for andre premolarer og første jeksler var mindre enn -2°, noe som tyder på at alle maksillære bakre tenner, spesielt de andre premolarene og de første jekslene, hadde et mer klinisk relevant bukkalkronemoment i forhold til den forutsagte posisjonen.

Hotellings T-kvadrattestresultater og 95 % samlet konfidensintervall med Bonferroni-korreksjon for hver parameter er presentert i tabell 4. Resultatene indikerer at de gjennomsnittlige forskjellene i rotasjon (2,036° ± 4,217°) og dreiemoment (-2,913° ± 3,263°) var statistisk signifikant forskjellig fra null, med p-verdier på henholdsvis 0,023 og 0,0003.

For ytterligere å utforske de mulige effektene av vedleggsbruk på nøyaktigheten av prediksjonen, kan en primærundersøkelse visualiseres i figur 4, som viste mindre forskjeller på tvers av forskjellige vedlegg (Nei, konvensjonell eller optimalisert vedlegg). Dette skyldes imidlertid sannsynligvis lave frekvenser av konvensjonell tilknytning.

Figure 1
Figur 1: En arbeidsflyt for sekvensen for programvarebruk. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Overlagring av programvare-endelig (predikert) og etterbehandling (oppnådd) modeller. (A) Fire modeller fra ett registrert i samme koordinatsystem. Fargekoding indikerer forbehandlings- og etterbehandlingsmodeller med ganer, men forskjellige tannbehandlinger, den programvareinnledende modellen uten gane og samme tannsett som forbehandlingsmodellen, og softwarefinale-modellen uten gane og det forutsagte tannsettet. Metoden for overlagring er beskrevet i teksten. (B) De programvareforutsagte endelige og etterbehandlingsmodellene vist alene. Forskjeller i tannstilling og orientering ble målt i denne studien. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Tannoverlagring med målinger. (A) En segmentert første jeksel fra den oppnådde modellen (etterbehandling) registrert på programvareforutsagt versjon. Transformasjonsmatrisen for registrering og rotmiddelkvadratet (RMS) for tilpasningen er fra CloudCompares popup-vindu. (B) Euler-vinkler og forskyvninger avledet fra transformasjonsmatrisen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Sammenligning av prediksjonsforskjeller uten tilknytning med konvensjonelle og optimaliserte vedlegg. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Parameter Bety 95% CI Betydning
Rotasjon (°) 1 1 1 0
Dreiemoment (°) 0.991 0.982 0.996 0
Tips (°) 0.992 0.983 0.996 0
Buccal-lingual (mm) 0.999 0.997 0.999 0
Mesial-distal (mm) 0.99 0.979 0.995 0
Okklusjon-gingival (mm) 0.998 0.996 0.999 0

Tabell 1: Intra-klasse korrelasjonskoeffisienter (ICC) for intra-sensor reliabilitet (n = 32 tenner). CI: konfidensintervall.

Parameter Gjennomsnittlig forskjell 95% CI
Rotasjon (°) 0.032 -0.045 0.137
Dreiemoment (°) 0.182 -0.099 0.503
Tips (°) 0.061 -0.08 0.218
Buccal-lingual (mm) -0.011 -0.043 0.012
Mesial-distal (mm) 0.008 -0.033 0.048
Okklusjon-gingival (mm) 0.011 -0.002 0.026

Tabell 2: Resultater fra Bland-Altman-analyser for intra-examiner avtale (n = 32 tenner). CI: konfidensintervall.

Para-meter Første premolar (n=50) Andre premolar (n = 50) Første jeksel (n=50)
Bety SD 95% CI Bety SD 95% CI Bety SD 95% CI
Rotasjon (°) 2.801 3.881 1.767 4.023 2.472 5.265 1.195 4.148 0.835 3.004 0.098 1.74
Dreiemoment (°) -1.261 1.912 -1.765 -0.722 -3.597 3.586 -4.588 -2.512 -3.881 3.413 -4.895 -2.934
Tips (°) 0.746 2.851 -0.079 1.632 0.409 3.015 -0.434 1.238 -0.326 1.917 -0.582 0.506
Buccal-lingual (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
Okklusjon-gingival (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

Tabell 3: Beskrivende statistikk for vinkel- og lineære forskjeller mellom predikert og oppnådd tannposisjon for maksillære første premolarer, andre premolarer og første jeksler. Positive verdier indikerte en oppnådd tannstilling mer buccal, distal eller okklusjon, eller med mer mesial rotasjon, mer distal kronespiss eller mer lingual kronemoment enn den forventede tannposisjonen. SD: standardavvik; CI: konfidensintervall.

Parameter Bety SD 95% CI P
Rotasjon (°) 2.036 4.217 1.408 2.756 0.023*
Dreiemoment (°) -2.913 3.263 -3.411 -2.388 0.0003*
Tips (°) 0.374 2.641 -0.049 0.8 1
Buccal-lingual (mm) -0.128 0.534 -0.216 -0.041 0.186
Mesial-distal (mm) 0.17 0.569 -0.076 0.258 1
Okklusjon-gingival (mm) -0.201 0.405 -0.266 -0.136 0.123

Tabell 4: Sammenligning av vinkel- og lineære gjennomsnittsprediksjonsforskjeller i alle de maksillære bakre tennene målt med Hotellings T-kvadrattest med Bonferonni-korreksjon. Positive verdier indikerte en oppnådd tannstilling mer buccal, distal eller okklusjon, eller med mer mesial rotasjon, mer distal kronespiss eller mer lingual kronemoment enn den forventede tannposisjonen. * P < 0,05.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Palatal rugae har en unik konfigurasjon i ungdomsårene; De forblir konstante under vekst, er autentiske markører for personlig identifikasjon, og betraktes som stabile anatomiske referanser for maksillærmodelloverlagring 24,25,26,27. Dai et al. brukte denne metoden til å sammenligne oppnådd og predikert tannbevegelse av maxillar, første jeksler og sentrale fortenner med klare reguleringer etter første premolare ekstraksjon28. Den oppnådde etterbehandlingsmodellen ble registrert via Rapidform-programvare til forbehandlingen og den planlagte etterbehandlingsmodellen. De rapporterte statistisk signifikante forskjeller mellom de forventede og oppnådde tannbevegelsene. For- og etterbehandlingsmodellene ble innhentet fra ulike kilder (alginatavtrykk og intraorale undersøkelser). Målingene av tannbevegelse ble uttrykt innenfor et koordinatsystem ved hjelp av det bakre okklusale planet som et tverrplan og palatalsuturen som en veiledning for å konstruere et midtsagittalt plan. Siden vinkel- og translasjonsparametere for de respektive maksillære første jekslene og øvre sentrale fortennene ble projisert på disse planene, er det vanskelig å sammenligne resultatene med undersøkelser ved hjelp av forskjellige koordinatsystemer (f.eks. en koordinatopprinnelse basert på en tanns omtrentlige motstandssenter)17,18,19,20,21.

Studien var begrenset til maksillærbuen, slik at ganen og rugaen kunne brukes til å registrere de forutsagte og oppnådde modellene. Tidligere har modellregistrering blitt gjort med ubehandlede eller antatt stabile bakre tenner 16,17,18,19, best fit-algoritmer20,21, miniskruer26,27, tori29, implantater30, kranialbase31 eller andre benete strukturer32. I en av de få tidligere studiene som brukte palatal superimposition for å vurdere klar reguleringseffekt, sammenlignet Dai et al. de oppnådde og predikerte tannbevegelsene til de maksillære første jekslene og sentrale fortennene i ekstraksjonstilfeller28, selv om de ikke rapporterte individuelle forskjeller i tannstilling og orientering med de seks frihetsgradene som ble brukt i denne og andre studier20, 21.

Fremre tenner ble ikke inkludert i denne protokollen fordi formene på deres kliniske kroner var for vanskelige å orientere seg i verdenskoordinatsystemet som brukes av CloudCompare for å uttrykke sine transformasjoner. Imidlertid hadde premolarene og jekslene tilstrekkelige okklusale landemerker og ansiktsoverflateregelmessighet til at hver behandlede tanns okklusale overflate, lange akse og grenseboks kunne orienteres mot programvarens opprinnelse og verdenskoordinater.

Bruk av en transformasjonsmatrise for å gi translasjons- og rotasjonsinformasjon som beskriver tannbevegelse under registrering, krever overholdelse av spesifikke konvensjoner. CloudCompare bruker Tait-Bryan-konvensjonen, der en ZYX-akserotasjonssekvens blir vedtatt først, etterfulgt av 3D-oversettelsene fra verdens null som trengs for å fullføre kampen. Ettersom vinklene som er rapportert i denne studien gjenspeiler Tait-Bryan-konvensjonen33, vil studier med forskjellige konvensjoner gi forskjellige resultater. Ved å tilpasse tannen etter behandling til opprinnelsen til verden og koordinatene sikret man at målingene indikerte oversettelse fra tannens opprinnelige posisjon og retninger bestemt av hver tanns spesifikke overflateanatomi.

Samlet sett viste resultatene våre at rotasjonen og dreiemomentet til den oppnådde tannposisjonen var statistisk og klinisk signifikant forskjellig fra prediksjonene, med mer mesial rotasjon og bukkal dreiemoment etter behandling med klare reguleringer. Mens rotasjonsbevegelse i maksillære første jeksler var relativt vellykket, var derotasjon i første og andre premolarer mer problematisk, noe som tyder på at morfologien til premolare kroner kan bidra til denne forskjellen. Disse funnene ligner på en nylig studie utført av Al-Nadawia et al., som fant at nøyaktigheten av bakre tennerbevegelser med en 7-dagers protokoll ikke er like nøyaktig som 14-dagers protokollen for inntrenging, distal inntrenging, distalkronespiss og buccal-crown dreiemoment34. For å avgjøre om nøyaktigheten til Invisalign hadde blitt bedre med den nyere teknologien, oppdaterte Haouili et al. Kravitz et al. sin banebrytende studie17 , og de fant også minst total nøyaktighet med rotasjon, spesielt utfordrende for hjørnetenner, premolarer og jeksler 21.

Translasjonsdata viste ingen statistisk signifikante forskjeller for alle tre retningene, i samsvar med tidligere studier. Simon et al. fant at øvre molar distalisering var den mest effektivt forutsagte bevegelsen18. En ikke-statistisk, men klinisk signifikant prediksjonsforskjell ble lagt merke til for okklusjon-gingivalbevegelse i de første jekslene i den nåværende studien, som hadde en tendens til å være litt inntrengt i forhold til deres predikerte posisjoner. Haouili et al. indikerte også at selv om ekstruderingen av de maksillære fortennene forbedret seg ved bruk av optimaliserte ekstruderingsvedlegg, hadde ekstrudering av de maksillære og mandibulære jekslene den laveste nøyaktigheten21.

I denne studien var tannbevegelser med vedlegg ikke forskjellig fra tenner uten vedlegg for å oppnå de ønskede tannbevegelsene. Tannbevegelser med optimalisert feste syntes å være litt unøyaktige med rotasjonsbevegelse. Selv om tenner med optimalisert feste viste mer nøyaktig dreiemoment tannbevegelse sammenlignet med konvensjonelle eller ingen vedlegg, var de generelle dreiemomenttannbevegelsene utfordrende. Kravitz et al. uttalte at vedlegg kan gi små kliniske forbedringer med rotasjonsbevegelser sammenlignet med ingen vedlegg; Men ikke med statistisk signifikans16. På den annen side fant Simon et al. at vedlegg er betydelig fordelaktige ved derotering av premolarer18. Cortona et al. adresserte også med en endelig studie at den mest effektive måten å derotere mandibulære rundformede tenner var å legge til et enkelt vedlegg med en 1.2 ° justeringsaktivering35. Nucera et al. gjennomgikk systematisk effekten av sammensatte vedlegg på klar reguleringsterapi og skisserte de motstridende resultatene i gjeldende litteratur36. Mangelen på bevis garanterer ytterligere kliniske studier for å avklare påvirkning av vedlegg og deres antall, størrelse, form og posisjon på hver kjeveortopedisk bevegelse.

Totalt sett oppnådde Invisalign de fleste av sine forventede bakre tannbevegelser hos ungdom og voksne med milde til moderate maloklusjoner. Spesielt var den forventede derotasjonen av de maksillære premolarene, og spesielt den første premolaren, mer utfordrende. Alle maksillære bakre tenner hadde en tendens til å dreiemoment buksalt uten tilstrekkelig momentkontroll. Jo mer distalt plassert tannen, desto mer uforutsigbart blir resultatet. Med eller uten vedlegg eller forskjellige typer vedlegg syntes ikke å gjøre noen forskjell i prediksjonen. Generelt vil ytterligere forbedringer eller overkorreksjon være nødvendig for å oppnå alle spådommer. Sammenligninger av Invisalign-predikert med klinisk oppnådde digitale modeller i maksillærbuen kan dra nytte av modellregistrering ved hjelp av både palatale og dentale egenskaper, individuell tannsegmentering og de matematiske transformasjonene som brukes til å matche dem.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble finansiert av International Align Research Award Program (Align Technology Inc., Tempe, AZ). Finansieringskilden var imidlertid ikke involvert i gjennomføringen av forskningen og/eller utarbeidelsen av artikkelen. Vi vil gjerne takke Dr. Sandra Tai og Dr. Samuel Tam for deres sjenerøse støtte til Invisalign-sakene og Nikolas Krstic for hans profesjonelle 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 måneden i JoVE utgave 204
Måling av maksillær bakre tannbevegelse: En modellvurdering ved bruk av palatal og dental superimposisjon
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