Einfluss der Zahnstellung und zweier Scanmethoden auf die Genauigkeit eines intraoralen Scanners in vitro

Abstract

Eine zukunftsweisende Technologie in der Kieferorthopädie ist die CAD/CAM- basierte Diagnostik, Planung und Therapie in 3-D. Ein System dafür ist das SureSmile-System der Firma OraMetrix, auf das in dieser Untersuchung speziell eingegangen wird. In der vorliegenden Untersuchung an 6 Gipsmodellen von Ober- und Unterkiefer mit verschiedenen Zahnstellungen (Weitstand, Engstand, gerade nebeneinander stehende Zähne), wurde im ersten Schritt geprüft, ob die Zahnstellung einen signifikanten Einfluss auf die Scangenauigkeit des OraScanners des SureSmile-Systems hat. Die Modelle wurden zur Mattierung der Oberfläche vor dem Scanvorgang mit Arti-Spray besprüht. Beim Scanvorgang wurde der OraScanner serpentinenförmig in einem Winkel von ungefähr 30° von bukkal nach oral über den gesamten Zahnbogen geführt. Die gewonnenen Daten wurden im OraMetrix-Labor aufbereitet und anschließend mit einer speziellen Software – dem GeoAnalyzer – mit einem Referenzscan (gewonnen mit dem Neo Scanner der Firma Cynovad) verglichen und die gewonnenen Daten statistisch ausgewertet. Im zweiten Schritt der Untersuchung wurde geprüft, ob die Scanmethode einen signifikanten Einfluss auf die Scangenauigkeit hat. Dafür wurde die Untersuchung mit nur einem Modellpaar (Weitstand) fortgeführt. Zwei Scanmethoden (Scanmethode 1: Methode laut Herstellerempfehlungen; Scanmethode 2: von der Verfasserin modifizierte Methode 1) wurden miteinander verglichen. Scanmethode 2 soll einer vermuteten transversalen Breitenveränderung des Kiefers im Molarenbereich durch ein „im Kreis“- Scannen entgegenwirken. Zur dabei besseren Erfassung des Mundbodens beziehungsweise Gaumens am Gipsmodell wurde ein aus Kunststoff gefertigter transversaler Verbinder auf das Gipsmodell geklebt. Ungenauigkeiten beim Scannen ergeben sich, da der Fehler beim Zusammenfügen der Bilder (dem sogenannten „Matching“) umso größer wird, je mehr Einzelbilder zwischen dem ersten und letzten Bild liegen. Abhängig von der Anzahl der gewonnenen Messpunkte pro OraScan wurde festgestellt, dass bei Modellen mit einer hohen Anzahl von Messpunkten der Scanmethode 2 der Vorzug gegeben werden sollte. Bei einer geringen Anzahl an Messpunkten hat die Scanmethode keinen Einfluss auf die Scangenauigkeit. Da die zu erwartende Anzahl an Messpunkten im Vorfeld nicht genau bestimmt werden kann, ist es hilfreich, sich an der Objektgeometrie des zu scannenden Modells zu orientieren: liegen geometrisch „schwierige“ Oberflächen vor (starke Zahnfehlstellungen, große Kiefer), ist eine hohe Anzahl an Messpunkten zu erwarten. Auch wenn die Anzahl an Bildern nicht unbedingt mit der Anzahl an Messpunkten gleichzusetzen ist, so ist die Korrelation mittelstark. Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass die Zahnstellung einen Einfluss auf die Scangenauigkeit hat, ebenso wie die Scanmethode. Abhängig von der Anzahl an aufgenommenen Einzelbildern und Messpunkten, ist Scanmethode 2 Vorzug zu geben. Diese ist allerdings klinisch schwer bis nicht praktikabel.

The representation of dental models in 3-D is a pioneering technology in orthodontics. This research focused on the SureSmile system from OraMetrix, which is such a system used for representing dental models in 3-D as well as for treatment planning. In the first step six plaster casts of the upper and lower jaws representative for the different tooth positions (spaced teeth, crowded teeth, normal teeth) were used for researching whether the position of the teeth had a significant impact on the scanning accuracy of the OraScanner of the SureSmile system. The plaster casts were sprayed with Arti-Spray for dulling the surface before scanning. The plaster casts were scanned by moving the OraScanner serpentine at an angle of about 30 ° from buccal to oral over the entire arch. The data obtained was processed in the OraMetrix laboratory and then analyzed and compared with a reference scan (obtained by using the Neo Scanner produced by Cynovad) performed by using a special software - the GeoAnalyzer. In a second step, the aim was to find out whether the scanning method had a significant impact on scanning accuracy. For this purpose, the study was carried out further by using only one pair of the plaster casts (spaced teeth). Two scanning methods were compared. Scan method 1 was the method recommended by the manufacturer. Scan method 2 was a modified version of method 1 developed by the author of this study. The reason for modifying method 1 was to take the suspicion of a transversal change of the width in the molar region into account. To better capture the floor of the mouth or palate on a plaster model, a transverse connector in plastic was fixed onto the plaster model. The more single frames taken between the first and the last one, the more greater the error occurring while matching the single frames. This, in turn, causes scanning inaccuracy. This is why scanning method 2 providing “full-circle” scanning, was introduced. Depending on the number of measuring points, one has to choose the right scan method in order to get the best scanning results. For models with a high number of measuring points, scan method 2 should be preferred. If the number of measuring points is low, the scanning method does not affect scanning accuracy. Because the number of measuring points cannot be predicted prior to the scanning procedure, it is of great help to make an educated guess by taking the surface geometry of the cast to be scanned into account: if geometrically “difficult” surfaces should be scanned (e.g. starkly misaligned teeth, or big jaws), a high number of measuring points are expected. Although the number of single frames do not correspond directly with the number of measuring points, one can observe a correlation of medium strength. In summary, it can be stated that the position of the teeth has an influence on the scanning accuracy as well as the scanning method. Depending on the number of frames recorded and points measured, scan method 2 is to be given preference. This is, however, difficult to put into practice clinically.