Bewertung der Genauigkeit gedruckter Kiefermodelle verschiedener Drucktechnologien für den digitalen zahnärztlichen Arbeitsablauf

Abstract

Einleitung: Die zunehmende Entwicklung vom konventionellen zum digitalen Arbeitsablauf in der Zahnmedizin erfordert zukünftig den Einsatz von 3D-Drucksystemen. Unabhängig von der Art des Arbeitsablaufs sind Kiefermodelle wesentlich für die zahnärztliche Diagnostik und zahntechnische Arbeit. Studien, welche die Genauigkeit gedruckter Vollkiefermodelle verschiedener Drucksysteme untersuchen, sind entscheidend für eine Einschätzung, inwieweit die verschiedenen Technologien für die klinische Anwendung geeignet sind. Ziel dieser Studie war es, die Genauigkeit gedruckter Kiefermodelle verschiedener Drucktechnologien zu untersuchen und für den digitalen Arbeitsablauf zu bewerten. Methodik: Grundlage für die Vermessung der Distanzen Intermolarenweite (IMW), Intercaninenweite (ICW) und Zahnbogenlänge (ZBL) war der Standard-Tesselation- Language-Datensatz (STL, Masterdatei) eines standardisierten Oberkiefermodells mit fünf spezifischen Referenzpunkten. Die Masterdatei wurde mit einer Software (Convince Premium 2012, 3Shape) vermessen und die digitalen Masterwerte bestimmt. Die Masterdatei wurde an fünf teilnehmende Druckerhersteller und -vertreiber geschickt, um auf deren Basis 37 identische und möglichst genaue Kiefermodelle zu drucken. Verglichen wurden zwei extrusionsbasierte (M2, Makergear; Ultimaker 2+, Ultimaker) und drei photopolymerisationsbasierte Drucker (Form 2, Formlabs; Asiga MAX UV, Asiga; myrev140, Sisma). Die Vermessung der Modelle erfolgte mit einem multisensorischen Koordinatenmessgerät (O-Inspect 422, Zeiss). Die Werte wurden anschließend mit denen der Masterdatei verglichen. Für die Bestimmung signifikanter Unterschiede auf den gemessenen Distanzen wurden der Mann-Whitney-U-Test (Richtigkeit) und Levene- Tests (Präzision) durchgeführt. Zusätzlich erfolgte die metrotomografische Untersuchung (Metrotom 800, Zeiss) jeweils eines Kiefermodells einer Druckreihe für die dimensionale Darstellung von Abweichungen des gesamten Modells zur Masterdatei. Ergebnisse: Auf den drei untersuchten Distanzen lagen die Abweichungen zur Masterdatei aller Drucker zwischen 12 μm und 240 μm (Richtigkeit), mit Interquartilsabständen (IQA) zwischen 17 μm und 388 μm (Präzision). Im Vergleich zeigte Asiga MAX UV auf allen Distanzen sowie Ultimaker 2+ auf den kürzeren Distanzen (IMW, ICW) hohe Genauigkeiten. myrev140 war durchweg präzise, hatte jedoch hohe 4 Abweichungen zur Masterdatei. Form 2 zeigte hohe IQA, wich auf der längsten Distanz (ZBL) jedoch nicht signifikant von der Masterdatei ab. M2 lag durchweg im Mittelfeld. Die metrotomografischen Scans zeigten stärkere dimensionale Abweichungen an gekrümmten und komplexeren Oberflächen. Schlussfolgerung: Alle Drucker waren auf den untersuchten Distanzen genau und sind bedingt für den klinischen Einsatz geeignet. Teure Drucker waren nicht grundsätzlich genauer als kostengünstige Drucker.

Introduction: The shift in modern dentistry from a conventional to a digital workflow requires the application of 3-dimensional printing systems. Dental casts are crucial for diagnostic purposes and the production of dental appliances. Reliable studies comparing the accuracy of complete-arch casts from various printing systems are essential to determine whether available printing systems are suitable for complete arch diagnostic cast reproduction and to evaluate their potential range of clinical application. Thus, the aim of this study was to assess and evaluate the accuracy of various printing technologies for the digital dental workflow. Methods: A standardized maxillary cast in standard tessellation language format (STL) was sent to five printer manufacturers and distributors in order to print 37 accurate and identical models. Two extrusion-based (M2, Makergear; Ultimaker 2+, Ultimaker) and three photopolymerization-based printers (Form 2, Formlabs; Asiga MAX UV, Asiga; myrev140, Sisma) were compared. The digital cast comprised five specific reference points to determine the distances intermolar width (IMW), intercanine width (ICW), and dental arch length (AL) that served as reference in this study. The distances of the master file were measured using a surveying software program (Convince Premium 2012, 3Shape) and the master values were determined. The printed replica casts were measured using a multisensory coordinate measuring machine (O-Inspect 422, Zeiss). The values were compared with the master values of the master file. The Mann- Whitney U test and Levene’s tests were performed to determine significant differences in trueness and precision (accuracy) of the measured distances. Additionally, a metrotomographic analysis (Metrotom 800, Zeiss) of a single randomly selected study cast of each printer was carried out to indicate dimensional deviations of the whole cast from the digital master file. Results: The deviations of the investigated printers from the master file were between 12 μm and 240 μm (trueness) with interquartile ranges (IQR) between 17 μm and 388 μm (precision). Asiga MAX UV showed the most accurate results in all three distances, Ultimaker 2+ achieved similar accurate results in the shorter distances IMW and ICW. myrev140 was precise, though it demonstrated high deviations from the master file. Form 2 showed high IQR throughout all three distances, however it did not deviate significantly from the master in AL. M2 performed on the average comparatively. The metrotomographic analyses showed higher dimensional deviation patterns for more crooked and complex surfaces. Conclusion: All printers were accurate and limited suitable for clinical application. More expensive printers were not principally more accurate.