CC BY
3
В ПОМОЩЬ ПРАКТИЧЕСКОМУ ВРАЧУ
СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК ВНУТРИРОТОВОГО СКАНИРОВАНИЯ
УДК 616-71
3.1.7 — стоматология Поступила 2.06.2023
М.Ю. Саакян, H.A. Алексеева, A.B. Якунина, И.И. Барышев
ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, Нижний Новгород
Все компании, производящие Зй-сканеры, предлагают собственные методики правильного сканирования зубных рядов.
Цель исследования — изучение методик сканирования и сравнение точности сканов, полученных различными способами.
Мы выделили четыре методики внутриротового сканирования, которые чаще всего используют врачи-стоматологи. Первая и вторая методики основаны на принципах плоскостного сканирования, третья и четвертая — на принципе качания. Проведено сканирование 12 моделей верхних и нижних челюстей, напечатанных на Зй-принтере Phrozen shuffle из смолы Gorky Liquid Dental Model. Сканирование проводилось при помощи сканера 3Shape Trios четырьмя основными методиками. Эталонный скан для каждой модели был получен при помощи лабораторного сканера D0F Edge. Модели сопоставляли в программе Exocad по трем заранее определенным точкам.
При сравнении результатов нами было выявлено, что точность сканирования напрямую зависит от выбранной методики, а также что плоскостное сканирование точнее, чем сканирование, основанное на принципе качания.
Ключевые слова: цифровая стоматология; интраоральное сканирование; методики сканирования; CAD/CAM; вну-триротовой сканер.
THE COMPARISON OF INTRAORAL SCANNING TECHNIQUES
M.Yu. Saakyan, N.A. Alekseeva, A.V. Yakunina, I.I. Baryshev
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Privolzhsky Research Medical University» of the Ministry of Health of the Russian Federation, Nizhny Novgorod
ALL companies that produce 3D scanners offer their own methods for properly scanning teeth.
The purpose of the study is to study scanning techniques and compare the accuracy of scans obtained by different methods.
We have identified four intraoral scanning techniques that are most often used by dentists. The first and second methods are based on the principles of planar scanning, while the third and fourth are based on the principle of swinging. Scanning was carried out on 12 models of the upper and lower jaws, printed on a Phrozen shuffle 3D printer using Gorky Liquid Dental Model resin. The scanning was carried out using a 3Shape Trios scanner using four main techniques. The reference scan for each model was obtained using a laboratory DOF Edge scanner. Models were compared in Exocad software at three predetermined points.
When comparing the results, we found that the scanning accuracy directly depends on the chosen technique, and also that planar scanning is more accurate than scanning based on the swing principle. Key words: digital dentistry; intraoral scanning; scanning techniques; CAD/CAM; intraoral scanner.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время традиционные методы диагностики и моделирования зубов уступают место новым, основанным на 3D-сканировании. 3D-визуализация зубов постепенно становится новым стандартом лечения в стоматологической практике. Стоматологи могут взаимодействовать с трехмерной моделью и визуализировать труднодоступные участки, изготавливать виртуальные конструкции, такие как вкладки, коронки, виниры, мостовидные протезы, протезы с опорой на имплантаты, индивидуальные абатменты, съемные протезы, зубные каппы, хирургические шаблоны [1-5].
В основу работы внутриротовых сканеров положены различные принципы: конфокальная микроскопия, оптическая когерентная томография, фотограмметрия, активные и пассивные стереоскопия и триангуляция, интерферометрия и принципы фазового сдвига [6]. В результате сравнительной оценки интраоральных сканеров экспертной группой Cerec Digest (2017) было выяснено, что лучшими являются сканеры, работающие по принципу конфокальной микроскопии. Этот оптический метод получения трехмерных изображений текстур поверхностей и объектов позволяет передать шероховатость поверхности наиболее точно [7].
Для получения наиболее оптимального трехмерного изображения тканей полости рта каждая фирма-производитель сканера, как правило, предлагает
свою методику сканирования. Однако в доступной нам литературе публикации, посвященные исследованиям тактик сканирования, встречаются крайне редко, т.е. данные о точности сканов, полученных разными методами сканирования на одном сканере, изучены недостаточно.
Цель исследования — провести сравнительную оценку точности цифровых оттисков, используя различные методики внутриротового сканирования.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Был использован сканер 3Shape Trios, так как он является одним из самых распространенных и, по данным Cerec Digest (2017), наиболее точен. Нами было отсканировано 12 моделей верхней и нижней челюсти, напечатанных на 3D-принтере Phrozen shuffle из смолы Gorky Liquid Dental Model четырьмя различными методиками. При этом перед сканированием на модели были нанесены ориентировочные точки компенсаторным лаком толщиной 80 микрон: в области контакта между центральными резцами, на медиально-щечных и медиально-язычных буграх дистальных моляров, на наиболее выступающие точки бугров верхней челюсти и на слизистых бугорках альвеолярной части в случае сканирования моделей с концевым дефектом. Ориентиры наносили для дальнейшего сопоставления сканов (рис. 1).
Для того чтобы получить эталонный скан, мы использовали лабораторный сканер DOF Edge — это современный и простой сканер, который позволяет получить высокопродуктивные и точные данные за счет двух камер разрешением 1,3 мегапикселя и обеспечивает точность сканирования до 10 микрон.
Таким образом было проведено 48 сканирований внутриротовым сканером, результаты которых сопоставили с 12 цифровыми оттисками, полученными лабораторным сканером. Сопоставление моделей производили в программе Exocad по 3 точкам, отме-
ченным компенсационным лаком толщиной 80 микрон (рис. 2).
Всего было проведено 48 сопоставлений, результаты которых занесли в разработанную нами таблицу и представили в 2 проекциях: передней и окклю-зионной (рис. 3, 4).
Цветовая шкала точности сопоставлений была составлена в пределах значений от 10 до 300 микрон, где 10 микрон — синий цвет, 300 микрон — красный цвет, более 300 — розовый цвет (рис. 5).
С целью сравнения полученных 3D-изображений полости рта нами были отобраны 4 основные мето -
Рис. 5. Цветовая шкала точности сопоставления
дики сканирования, которые врачи-стоматологи используют в практической деятельности.
По первой методике сканирование проводилось в трех плоскостях: окклюзионной, язычной и щечной. Сканирование моделей верхней челюсти начинали с окклюзионной поверхности дистального моляра, затем сканер перемещали с медленным его покачиванием в вестибуло-оральном направлении при прохождении поверхности резцов (для предотвращения наслоения сканов друг на друга) и доводили до крайнего моляра. Затем сканер разворачивали и перемещали вдоль щечной поверхности под углом 60-90 градусов до противоположной стороны зубного ряда. После чего, направляя сканер на небную поверхность, продвигали его вдоль дуги, по всей протяженности.
При сканировании моделей нижней челюсти наконечник для скана располагали зеркалом вниз. Сканирование начинали с окклюзионной поверхности дистального моляра, продвигаясь с медленным покачиванием в вестибулярно-оральном направлении в области резцов и доходили до противоположной стороны. При этом сканер перемещали медленно, плавно, без прерывистых движений. Затем сканер разворачивали орально и, перемещая его под углом 60-90 градусов по отношению к язычной поверхности зубов, достигали противоположного моляра челюсти. После чего сканер перемещали на щечную сторону и передвигали вдоль щечной поверхности зубов до противоположного конца дуги нижней челюсти.
Вторая методика заключалась в сканировании в 5 плоскостях, и полная дуга зубного ряда делилась на квадранты. Для 1-го и 4-го квадранта сканирование начинали с окклюзионной поверхности дистального моляра, затем наклоняли призму камеры на 45° в оральном направлении и сканировали вплоть до зуба 2.2 или 3.2. Далее разворачивали камеру еще на 45° и сканировали в противоположном направлении вплоть до окончания зубного ряда. Затем поворачивали камеру на 90°, продолжая сканировать окклюзионную поверхность до зуба 2.2 или 3.2. Сканирование в вестибулярном направлении проводили в обратном порядке. Направляя камеру под углом 45° в вестибулярном
направлении, сканировали в противоположном на -правлении вплоть до дистального моляра. Затем поворачивали камеру еще на 45° (суммарно 90° относительно окклюзионной поверхности) и вели ме-зиально вплоть до губной поверхности зуба 2.2 или 3.2. Для 2-го и 3-го квадрантов сканирование начинали с окклюзионной поверхности премоляра первого или четвертого квадранта, которая уже была отсканирована на предыдущих этапах, наклонив призму камеры до 90° в оральном направлении, сканировали до дистального моляра второго или третьего квадранта. Далее наклоняли камеру на 45° и сканировали в противоположном направлении вплоть до противоположного клыка. Затем поворачивали камеру на 45° буккально, продолжали сканировать до дистального моляра. После поворачивали камеру на 45° в вестибулярном направлении (90° к окклюзионной поверхности), сканировали в противоположном направлении ме-зиально вплоть до противоположного клыка. Впоследствии позиционировали камеру параллельно окклюзионной плоскости и продвигали над режущими краями 1.3 (4.3) и окклюзионной поверхностью премоляров и моляров.
Третья методика основана на применении качающихся движений. По этой методике сканирование начинали с дистальных отделов челюсти и постепенно продвигались к противоположному дисталь-ному отделу зубной дуги, при этом переводя сканер с окклюзионной поверхности на вестибулярную, с вестибулярной на язычную (небную) и обратно.
Четвертая методика заключалась в комбинировании методики сканирования в плоскостях и применении качающихся движений. Сканирование начинали с окклюзионной поверхности от одного края зубной дуги до другого, затем постепенно продвигались к противоположному дистальному отделу, при этом переводя сканер с окклюзионной поверхности на вестибулярную, с вестибулярной на язычную (небную) и обратно.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Мы выявили, что при сканировании по первой методике большинство сканов имели точность сопо-
Рис. 7. Диаграмма точности сопоставления моделей (вторая методика)
Рис. 8. Диаграмма точности сопоставления моделей (третья методика)
ставления 90% (рис. 6). Максимальная погрешность достигала 120 микрон.
При сканировании по второй методике точность сопоставления была ниже: 80-90% на большинстве сканов (рис. 7). Максимальная погрешность, наоборот, оказалась выше — 160 микрон.
При сканировании по третьей методике точность сопоставления изображений значительно снижалась. Большинство сканов имели точность сопоставления 70% (рис. 8), а максимальная погрешность достигала 260 микрон.
При этом стоит отметить, что не наблюдалось значительной разницы в результатах сканирования по третьей и четвертой методикам. Большинство сканов, полученных по четвертой методике, также имели точность сопоставления 70% (рис. 9) и максимальную погрешность 260 микрон.
При сканировании по первой и второй методикам погрешность 10 микрон укладывалась в большинство результатов, что составило более 85% поверхности скана. По третьей и четвертой методикам результаты составили 70% поверхности скана, что также укладывалось в погрешность 10 микрон. При этом особенностей и больших различий в результатах точности сопоставления сканированных моделей нижней и верхней челюстей выявлено не было. Менее точно сопоставлялись края сканов, области поднутрений и в ряде случаев — области передней группы зубов, что, на наш взгляд, связано с чрезмерным их наклоном вестибулярно.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, результаты сканирования отличаются друг от друга, а точность сканов зависит от методики их получения — даже при использовании од-
ного и того же внутриротового сканера одного и того же производителя. Методики, основанные на принципе плоскостного сканирования, на наш взгляд, более точны по сравнению с методами на основе принципа качания.
Если в основу методики был положен принцип качания на протяжении всего этапа сканирования, то это негативно влияет на точность скана и приводит к погрешностям планирования ортопедической конструкции, вплоть до ее полной несостоятельности.
Наилучшие результаты сканирования и наиболее точный оптический оттиск получаются при совмещении плоскостного метода сканирования и метода качания, при наличии вестибулярного наклона передней группы зубов.
Финансирование исследования и конфликт интересов. Исследование не финансировалось каким-либо источником, и конфликты интересов, связанные с данным исследованием, отсутствуют.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Ряховский А. Н. Цифровая стоматология. М: Авантис; 2010; 282 с. Ryakhovskiy A. N. Tsifrovaya stomatologiya [Digital dentistry]. Moscow: Avantis; 2010; 282 p.
2. Alghazzawi T. F. Advancements in CAD/CAM technology: options for practical implementation. J Prosthodont Res 2016; 60(2): 72-84, https://doi.org/10.1016/j.jpor.2016.01.003.
3. Davidowitz G., Kotick P.G. The use of CAD/CAM in dentistry. Dent Clin North Am 2011; 55(3): 559-570, https://doi.org/10.1016/j. cden.2011.02.011.
4. Watanabe H., Fellows C., An H. Digital technologies for restorative dentistry. Dent Clin North Am 2022; 66(4): 567-590, https://doi.org/10.1016/j. cden.2022.05.006.
5. Joos-Kovacs G., Vecsei B., Kormendi S., Gyarmathy V.A., Borbely J.,
Hermann P. Trueness of CAD/CAM digitization with a desktop scanner - an in vitro study. BMC Oral Health 2019; 19(1): 280, https://doi. org/10.1186/s12903-019-0976-1.
6. Костюкова В.В., Ряховский А.Н., Уханов М.М. Сравнительный обзор внутриротовых трехмерных цифровых сканеров для ортопедической стоматологии. Стоматология 2014; 93(1): 5359. Kostyukova V. V., Ryakhovskiy A.N., Ukhanov M.M. Comparative study of intraoral 3D digital scanners for restorative dentistry. Stomatologiya 2014; 93(1): 53-59.
7. Лежнев Э.И., Попова И.И., Кузьмин С.В., Слащев С.М. Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия: принципы, устройство, применение (часть 1). Научное приборостроение 2001; 11(2): 3-20. Lezhnev E.I., Popova I.I., Kuzmin S.V., Slashchev S.M. Confocal laser scanning microscopy: principles, arrangement, application (part 1). Nauchnoe priborostroenie 2001; 11(2): 3-20.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ:
М.Ю. Саакян, д.м.н., зав. кафедрой ортопедической стоматологии и ортодонтии ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России, Нижний Новгород; H.A. Алексеева, к.м.н., доцент кафедры ортопедической стоматологии и ортодонтии ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России, Нижний Новгород; А.В. Якунина, к.м.н., ассистент кафедры ортопедической стоматологии и ортодонтии ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России, Нижний Новгород; И.И. Барышев, студент ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России, Нижний Новгород. Для контактов: Барышев Игорь Игоревич, e-mail: igor.baryshev@vk.com
