Kvantitativ slidmåling er en metode med stigende betydning til måling af tandslidprogression. Vi beskriver her en protokol, dens præcision og dens intra/inter-rater præcision til erhvervelse og overlejring af gentagne in vivo scannede tandproteser hos patienter med moderat til svær slitage, rapportering om både højde- og volumenmålinger.
Kvantitativ slidmåling er af stigende interesse for måling af tandslidprogression. Imidlertid har de fleste undersøgelser af kvantitativ slidmåling fokuseret på simuleret slid eller scannede gipsafstøbninger. Der er udviklet en 3D-slidanalyse (3DWA) protokol, der analyserer tandslid in vivo gennem intra-orale scannere, der er tilgængelige for tandklinikere. Denne undersøgelse undersøgte præcisionen af 3DWA-protokollen til måling af slid gennem maksimalt højdetab (mm) og volumenændring (mm3). Observationsdata fra 55 patienter blev analyseret efter intervaller på 0-1, 0-3 og 0-5 år for at bestemme slidhastigheder, og der blev valgt bekvemmelighedsprøver til at teste protokollens præcision på tandproteser scannet to gange i et møde og dens intra- og inter-rater-præcision på scanninger med 0-3- og 0-5-års intervaller. Scanninger blev foretaget ved hjælp af intra-oral scannere (IOS) og overlejret ved hjælp af 3D-målesoftware. T-tests blev udført for at bestemme den strukturelle og tilfældige fejl, og trimmede intervaller blev beregnet til at fortolke fejlen. For protokolpræcision var den gennemsnitlige forskel 0,015 mm (-0,002; 0,032, p = 0,076) for højde og -0,111 mm3 (-0,250; 0,023, p = 0,101) for volumen. Den dobbelte målefejl var 0,062mm for højde og 0,268 mm 3 for volumen. Højdemålingerne var præcise nok til at måle slid efter intervaller på 0-3 eller 0-5 år; volumenmålinger var imidlertid modtagelige for procedurefejl og operatørfølsomhed. 3DWA-protokollen er præcis nok til tilstrækkeligt at måle tab af tandhøjde efter intervaller på mindst 3 år eller hos patienter med svær slidprogression, men den er ikke egnet til måling af volumetriske ændringer.
Tandslid, selvom det ikke er livstruende, kan påvirke patienternes livskvalitet negativt, både fysiologisk og psykologisk1. Det kan påvirke tygge- og æstetisk funktion samt livskvaliteten. Sværhedsgraden af virkningen afhænger af ætiologien, progressionen og præsentationen af sliddet og kan variere meget mellem patienter2. Virkningen af tandslid forventes at stige i fremtiden på grund af øget forventet levetid for mennesker, livsstilsændringer og mennesker, der bevarer deres naturlige tænder i længere tid3. Derfor er diagnosticering af tandslid og kvantificering af udviklingen af tandslid af stigende betydning for at yde patientpleje.
På trods af vigtigheden af at måle tandslid er in vivo kvantitative data om den absolutte mængde tandslid knappe. Resultater om tandslidprogression er ofte modstridende på grund af stor variation i den anvendte metode. Flere undersøgelser har vist relativt lave progressionsrater hos patienter med fysiologisk slid, med rapporteret højdetab mellem 11 og 29 μm om året og volumentab omkring 0,04 μm3 om året 4,5,6. I tilfælde af avanceret tandslid eller eksisterende parafunktionelle vaner blev der fundet meget højere progressionshastigheder, mellem 68 og 140 μm om året 7,8,9. Disse målinger var baseret på gipsafstøbninger og gipsstøbte matricer og udført med enten varierende scannings- og 3D-subtraktionssoftware eller mikroskoper. Da disse metoder ikke er tilgængelige eller praktiske i tandlægepraksis, er de endnu ikke egnede til brug i klinisk pleje. Imidlertid er intra-oral 3D-scanning hurtigt ved at blive tilgængelig i almen tandlægepraksis med fordele for både patient og operatør med hensyn til hastighed og brugervenlighed kombineret med nem opbevaring og datadeling10. 3D-data kan også bruges til kvantitativ slidmåling, hvor scanninger af tænder eller kæber overlejres, og forskellen mellem scanningerne måles. Dette giver en kvantitativ mulighed for at måle progressionen af tab af tandmateriale i højden eller volumen11,12.
Resultaterne af præcisionen (tæt overensstemmelse mellem replikerede målinger) og nøjagtigheden (forskellen mellem en målt mængde og dens sande værdi) har været variabel, når scannere bruges til at detektere og måle slid. Kvantitativ slidmåling er blevet rapporteret som en tidskrævende metode med ofte ukendt eller utilstrækkelig præcision og nøjagtighed, især når man beskæftiger sig med minimalt slid13,14. Andre har rapporteret, at intra-orale scannere er præcise nok til at detektere og overvåge tandslid, med overlejringsreferenceområder (bedste pasform) og softwareindstillinger, der påvirker resultatet15,16 væsentligt.
Forskellige metoder er blevet brugt til at finde den bedste pasform: 1) skelsættende justering baseret på landemærker såsom blødt væv, tilstødende intakte tænder og alveolære processer, 2) standard bedst egnet justering med softwaren, der minimerer meshafstandsfejlen mellem dataskyer, eller 3) reference bedst egnede justering med den bedste pasform udført på et udvalg af områder valgt af operatøren. Det har vist sig, at referencen bedst egnede justering har den højeste præcision og nøjagtighed15,17. Forskning viser, at præcisionen og nøjagtigheden af en kvantitativ slidmåling øges, når mindre strukturer, såsom enkelttænder, sammenlignes i stedet for en fuld bue18,19. To automatiserede systemer, der bruger 3D-scanninger og kvantitativ slidmåling til overvågning af slid, er blevet introduceret; den ene er blevet testet i en in vitro-indstilling på forkortede buer eller enkelttænder, mens den anden har angivet et løfte om in vivo-brug til volumetriske målinger sammenlignet med laboratoriescannede afstøbninger20,21,22. De fleste af disse undersøgelser af nøjagtighed og præcision er baseret på scannede afstøbninger eller in vitro simuleret slid og er derfor ikke lette at oversætte til kliniske resultater. At finde en klinisk gennemførlig protokol til at udføre kvantitative slidmålinger efter intra-oral scanning in vivo ville derfor være et vigtigt næste skridt i overvågningen af tandslid15.
På Radboud University Medical Center i Nijmegen, Holland, er der udviklet en 3D Wear Analysis (3DWA) protokol ved hjælp af 3D-målesoftware til at måle tandslid in vivo ved hjælp af en intra-oral scanner på patienter med moderat til svær tandslid. Da det er næsten umuligt at måle nøjagtigheden in vivo, fokuserer denne artikel på at bestemme præcisionen af 3DWA-protokollen. Denne undersøgelse har især til formål at 1) beskrive præcisionen af scanneren og scanningsprocessen (erhvervelse) og efterfølgende overlejring ved at overlejre to scanninger af den samme tandprotese erhvervet i samme session (protokolpræcision). Derudover blev 3DWA-protokollen testet for 2) intra- og 3) inter-rater-præcision ved måling af slidprogression i både højde (mm) og volumen (mm 3) på scanninger foretaget med0-3– eller 0-5-års intervaller. Scanningerne blev foretaget intraoralt hos patienter med moderat til svær slitage, og den kvantitative slidmåling blev udført ved hjælp af 3DWA-protokollen.
For at teste aftalen mellem ratere med forskellige typer træning blev tre ratere udvalgt og uddannet. Rater 1 var ph.d.-studerende, der modtog omfattende træning i udførelsen af 3DWA-protokollen og havde 1 års erfaring med at analysere scanninger, før de selvstændigt udførte de udvalgte duplikatmålinger. Rater 2 var en sidste års tandlægestuderende, der fik protokollen og en forklaring på softwareprogrammet og derefter udførte protokollen uafhængigt. Rater 3 var en tandlægestuderende, der modtog protokollen, en forklaring på softwareprogrammet og to 3-timers træningssessioner, hvorefter hun uafhængigt udførte protokollen for de duplikerede målinger. Bedømmerne havde ikke kliniske oplysninger om forsøgspersonerne ud over scanningerne forud for analysen. Scanningerne blev anonymiseret og kodet før analyse af andre forskere end ratere. Ved analyse og måling af tandslid blev de gamle kommentarer fra tidligere ratere skjult inden analyse i softwaren. Målingerne fra de forskellige ratere blev oprindeligt gemt i forskellige filer.
En gruppe på 55 patienter blev inkluderet fra en større prospektiv observationsundersøgelse om udviklingen af tandslid af Radboud Tooth Wear Project ved Department of Dentistry, Radboud University Medical Center, i Nijmegen (Holland). Disse patienter blev scannet ved indtagelse, 1 års tilbagekaldelse, 3 års tilbagekaldelse og 5 års tilbagekaldelse. Beskrivende statistik over de tilgængelige scanninger fra gruppen på 55 patienter blev beregnet vedrørende tandslid efter 0-1-, 0-3- og 0-5-års intervaller for højde (mm) og volumen (mm3) for at sammenligne og fortolke resultaterne af analysen af præcisionen af tandslid med hensyn til klinisk relevans.
For at beregne protokolpræcisionen blev to patienter tilfældigt udvalgt fra ovennævnte prøve på 55 og bedt om tilladelse til at få deres tandprotese scannet to gange med en 15 minutters pause i stedet for en gang ved en tilbagekaldelsesaftale. 3DWA-protokollen blev derefter udført af rater 1. På grund af det store antal målinger af højde og volumen på to tandproteser (henholdsvis 65 for højde og 16 for volumen pr. tandprotese) blev dette anset for tilfredsstillende at estimere præcisionen pålideligt. For at beregne præcisionen inden for en rater (intra-rater: rater 1) blev en patient valgt med moderat slid og gentaget 1 måned senere. For at beregne præcisionen mellem ratere (inter-ratere: rater 1, 2 og 3) blev der udvalgt en bekvemmelighedsprøve på fire patienter, hvor to patienter havde moderat og to patienter havde svær slidprogression. Intervallerne mellem de valgte scanninger var enten 3 eller 5 år. Resultaterne mellem ratere blev beregnet, idet rater 1 blev sammenlignet med rater 2 og rater 1 med rater 3.
Protokol for kritiske trin:
3DWA-protokollen har vist sig at give præcise højdemålinger med fremragende inter- og intra-aftale. Til volumenmålinger er protokollen imidlertid ikke egnet. De vigtigste faktorer, der bestemmer præcisionen af både erhvervelse og overlejring, var isoleringen under scanning og finde den bedste pasform, mens den overlejrede. Overlejring er ligetil, hvis tænderne ikke har ændret sig, men bliver stadig vanskeligere, når slid skrider frem, især hvis sliddet ikke let kan lokaliseres, men involverer store dele af overfladen.
I en klinisk situation kan negativt slid (vækst) simpelthen ignoreres, som det blev gjort i denne undersøgelse, da det er et umuligt resultat. Scanningsfejl, såsom spytdråber, tykkelsen af pulverlakering eller flaring er problematiske selv i uændrede tænder og kan ikke altid let detekteres, hvilket bidrager til målefejl.
Ændringer og fejlfinding af metoden
Udførelse af den bedst egnede procedure
Når du udfører en best fit-procedure på tænder med slid, vil algoritmen bag rodmiddelkvadratværdien (RMS) altid gøre den gennemsnitlige afstand mellem punkterne i masken så tæt på nul som muligt. I tænder med slidprogression kan dette resultere i et fald i afstanden i de områder med slid og en stigning i områderne uden eller med mindre slid. Dette vil resultere i en undervurdering af slid i overflader med slid. Da dette er en befolkning med moderat til svær slid, resulterede udførelse af en standard bedste pasformsjustering efterfulgt af fravalg af okklusale områder med klare facetter af slid og gentagelse af den bedste pasformsjustering næsten altid i en bedre pasform sammenlignet med standard bedste pasformsjustering, hvilket også understøttes af tidligere litteratur15,17 . Det er vigtigt, at kun okklusale overflader med slid fravælges, så så mange koronale overflader er tilgængelige for den bedste pasformsprocedure, i det følgende kaldet “modificeret referencebaseret pasformteknik”22. Vanskelighederne med at opnå den bedste pasform i denne population forklarer forskellen i præcision mellem højde- og volumenmålinger. Hvis den bedste pasformsprocedure resulterer i en ufuldkommen justering, vil dette påvirke tandens volumenforskel relativt mere end højdemålinger. Derudover kan steder med artefakter som spyt undgås i højdemålinger, men ikke i volumenmålinger.
Valg af punkt for det højeste slid
Nogle outliers forblev på trods af træning, forårsaget af en række faktorer såsom uenigheder på grund af uklar anatomi, slid eller restaureringer, og kunne ikke forhindres ved at justere protokollen. Et forbedringspunkt blev opnået ved at redigere farvespektret, der viser slid, som vises som et blåt område. Ved at ændre spektret kunne mørkeblå slidområder reduceres til et mørkeste blåt punkt, der lokaliserer placeringen med den højeste mængde slid, hvilket reducerede operatørens følsomhed ved valg af sted for højeste slid.
Måling af volumen versus måling af højde
Præcisionen af volumenmålinger var utilstrækkelig til klinisk tandslidmåling. Dette skyldes for det første det førnævnte spørgsmål om den bedste pasform. En lille afvigelse i pasformen kan resultere i en stor forskel mellem de overlejrede tænder. For det andet måles spyt, restaureringer, pulver og andre mulige artefakter af softwaren som ændringer i volumen, selvom de ikke er faktisk slid. For det tredje kan valget af overfladen til volumetriske ændringer påvirkes af tandstørrelse, form og scannede overflader. For det fjerde kan softwarealgoritmen være for upræcis, når den fylder huller eller beregner volumen til præcist at registrere volumenændringer. Da beregning af volumenændringen udføres automatisk efter at have udført den bedste pasform, førte unøjagtigheden af volumenmålinger ikke til ændringer af protokollen bortset fra forbedring af den bedste pasform. Teoretisk set ville måling af volumetriske ændringer være at foretrække, da volumetriske ændringer ikke påvirkes af afvigelser i enkelte datapunkter eller store dele af området, der er uændret af slid, som højdemålinger12,17. Volumetriske ændringer afhænger dog af tandstørrelse, hvilket bør overvejes, når der rapporteres volumetrisk ændring15. Derudover kan højdemåling være nyttig for at få et godt indtryk af slidprocesserne på overfladen. Det er afgørende for fremtidig forskning at fokusere på metoder til nøjagtigt at måle både højde- og volumetriske ændringer for at bestemme udviklingen af tandslid.
Styrker og begrænsninger af protokollen
Denne protokol er baseret på en reproducerbar chairside-metode. Derfor oversættes resultaterne til, hvad klinikere kunne forvente, når de leder efter en metode til at overvåge slid ved hjælp af intra-orale scannere. 3DWA-protokollen har vist sig at være præcis, og derudover var de slidniveauer, der blev fundet for patienter med højere og lavere progression af slid (tabel 2), ligner dem, der findes i litteraturen, hvilket tyder på høj nøjagtighed samt 4,5,7,8,9.
Begrænsningerne er også de begrænsninger, som en kliniker ville stå over for: patientrelaterede faktorer såsom begrænset mundåbning, tilstedeværelsen af spyt eller scanningspulver (afhængigt af scannertypen) og mulige scanningsartefakter eller softwarefejl, der resulterer i tilfældig fejl (62 μm på overfladeniveau), hvilket er ret betydeligt sammenlignet med den mængde slid, man kunne forvente efter et år hos patienter med svær tandslid (mellem 68-140 μm om året) eller hos patienter med fysiologisk slid på ca. 30 μm om året 4,5,6,7,8,9. Den dobbelte målefejl bliver dog langt mindre signifikant, når slidområdet øges, enten på grund af et længere interval eller mere alvorligt og hurtigt fremadskridende tandslid. For det andet kan målinger til forskningsformål gentages for at reducere DME. For det tredje revideres og opdateres scannere og scanningssystemer løbende, og præcisionen forventes kun at stige i fremtiden, hvilket skaber flere muligheder for præcise højde- og volumenmålinger.
Selvom 3DWA-protokollen giver nyttige og pålidelige oplysninger om udviklingen af tandslid i forskning, er det sandsynligvis stadig for tidskrævende og dyrt til anvendelse i standard klinisk pleje. Den software, der er nødvendig til kvantitativ slidmåling, er ikke let tilgængelig for forskere, endsige tandklinikere10. Sammenligning af komplette tandproteser kan tage mellem 3 og 6 timer, afhængigt af raterens oplevelse og sværhedsgraden af sliddet. Derfor føler forfatterne, at et vigtigt næste skridt i forbedringen af patientplejen er automatiseringen af denne validerede 3DWA-protokol, hvilket ville gøre den mere tids- og omkostningseffektiv. Forskellige tilgange, såsom brugen af indekstænder i stedet for at måle alle tænder og cusps for at bestemme udviklingen af slid, kan også bruges13.
Metodens betydning i forhold til eksisterende/alternative metoder
Denne protokol giver mere kvantificerbare, objektive og præcise data om udviklingen af tandslid sammenlignet med mere almindeligt anvendte kvantitative metoder såsom Tandslidindeks (TWI), Tandslidevalueringssystem (TWES) eller Basic Erosive Wear Examination (BEWE)24,25,26. Dette er den første undersøgelse, der er udført på alle direkte in vivo-scanninger uden brug af laboratoriescannere eller scannede indtryk til at vurdere sliddet. I denne undersøgelse blev der fundet tilstrækkelig protokolpræcision og fremragende intra-rater præcision ved måling af højde. Der var kun en lille forskel mellem ratere, hvilket ikke ville resultere i, at patienter fejlagtigt blev diagnosticeret som stabile eller progressive moderate til svær slid. Denne metode var ikke i stand til at give præcise volumetriske ændringsmålinger, som tidligere forskning har hævdet at være mere pålidelige, og på dette område skal der udføres mere forskning15.
Den identificerede protokolpræcision på 0,062 mm (tilfældig fejl eller DME) for højde er ikke den eneste faktor, der skal overvejes, når man forsøger at bestemme protokollens præcision for en given måling. De systematiske fejl er minimale nok til at afvise; Den tilfældige fejl på 0,062 er imidlertid tilfældig og derfor ikke den samme for hver måling. Dette udelukker eksistensen af en simpel tærskel for minimumspræcision. I en forskningsindstilling med mange gentagne målinger er effekten af den tilfældige fejl minimal. Hos den enkelte patient træder den tilfældige fejl imidlertid i kraft. Betydningen af en tilfældig fejl på 0,062 mm afhænger af, hvilken sand værdi af højdetab der betyder patologisk tandslid. Den valgte tærskel kombineret med DME bestemmer chancen for en måling, der måler patologisk tandslid, hvor der ikke er nogen og omvendt. For eksempel, for en individuel patient, hvis en tærskel på 0,070 mm tandslid om året bestemmes som patologisk, og 0,030 mm tandslid om året betragtes som fysiologisk, giver en DME på 0,062 mm en 26% sandsynlighed for, at den identificerede værdi er højere end 0,070 mm, når den sande værdi er 0,030 mm, derved fejlagtigt klassificere en patient som havende patologisk slid. Men efter 3 år ville tærsklen for patologisk slid være 0, 210 mm. Derefter er der med en ægte værdi på 0,090 mm (pr. 3 år) kun 2,6% chance for, at den fundne værdi er højere end tærskelværdien. Derfor er anbefalingen at måle tandslid efter flere år hos patienter med moderat slid eller med et kortere interval med højere mistænkt progression for præcist at bestemme individuelt slid.
Derudover er det meget vanskeligt at sammenligne den fundne præcision med tidligere rapporterede værdier. Selvom der er udført mange undersøgelser af scannernes præcision og nøjagtighed, gør den specifikke teknik, der anvendes i denne undersøgelse, scanning af en fuld bue (som sænker præcisionen), men sammenligning af enkelte tænder (hvilket øger præcisionen), det umuligt at sammenligne givne værdier på fulde buer og enkelttænder18. I forskning udført om progressionen af tandslid var den rapporterede præcision baseret på in vitro-fund om simuleret slid eller udført med lasere eller laboratoriescannere, og som sådan er det vanskeligt at sammenligne med resultaterne af denne undersøgelse og mindre relevant i en klinisk indstilling 6,14,17,20,21.
Betydningen af ansøgningen
Samlet set indikerer disse resultater, at kvantitativ slidmåling af intra-orale scanninger er en opnåelig og præcis metode til at kvantificere udviklingen af slid i højden. Resultatet synes at være uafhængigt af operatørens erfaring og begrænset træning i protokollen. Dette har store fordele i forskning, såsom at være i stand til at kvantificere og overvåge slid og gemme information digitalt i emneoptegnelser. Denne protokol ville være nyttig i klinisk praksis i styringen af tandslid for at bestemme behandlingsmuligheder, skabe opmærksomhed og forbedre patientcentreret pleje. Selvom det i øjeblikket er for tidskrævende at udføre, kan modificerede versioner af protokollen til klinisk praksis, såsom måling af indekstænder i stedet for fulde tandproteser, afhjælpe dette problem såvel som automatisering af protokollen. Det vil være et vigtigt skridt mod en fremtid, hvor patienter vil blive scannet regelmæssigt som en del af standardplejen, hvor software diagnosticerer områder med slidprogression.
The authors have nothing to disclose.
Denne undersøgelse er delvist finansieret af det hollandske tidsskrift for tandpleje (Stichting Bevordering Tandheelkundige Kennis, NTVT BV).
Dry Tips | Microbrush International | 273-DTL | Dry pad to cover buccal mucosa |
GeoMagic Qualify | 3D Systems | Measurement, comparison and reporting software tool for first-article and automated inspection processes | |
High Resolution Scanning Spray Powder | 3M ESPE | 42295100 | Powder to cover to-be scanned surfaces |
High Resolution Sprayer | 3M | 42295100 | Sprayer for scanning powder |
Lava Chairside Oral Scanner | 3M ESPE | 68901 | Intra Oral Scanner |
Mobile True Definition Scanner | 3M | M06-6060 | Mobile Intra Oral Scanner |
OptraGate | Ivoclar Vivadent | 49294 | Flexible lip and cheek retractor |
Saliva Ejector HYGOFORMIC | Pulpdent | SV-6075 | Intra Oral Scanning Aids in tongue retraction and suction for mandibular scanning |
True Definition Scanner | 3M | M06-6000 | Intra Oral Scanner |