1. Введение

Цифровые оптические технологии предоставляют врачам-стоматологам ортопедам дополнительные возможности для оптимизации рабочих процессов. Применение внутриротовых сканеров направлено на повышение качества диагностики и лечения пациентов, предлагают множество преимуществ для повседневной клинической практики

[1][2][3][4][5][6][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19]

Точность включает два понятия: истинность и прецизионность, под истинностью понимают близость результатов к истинному или принятому значению, в то время как под прецизионностью — близость между результатами замеров

[2]

2. Схема сканирования

Pattamavilai S.

[2]

Вторая схема стартовала с моляров далее по окклюзионно-небной поверхности, после чего возвращалась обратно по щечной стороне к начальной точке.

Третья схема «моляр-клык»: сканирование начиналось с окклюзионной поверхности моляров и продвигалось до клыка на той же стороне. Затем сканер двигался зигзагом в переднем отделе, переходил на противоположную сторону по окклюзионной поверхности, возвращался по щечной стороне к исходной точке и завершал движение вдоль небной стороны.

Четвертая схема включала два одинаковых этапа: сканирование начиналось с окклюзионной поверхности последнего моляра и продолжалось до клыка на противоположной стороне. Затем сканер возвращался по небной поверхности к начальной точке и двигался вдоль щечной стороны обратно к клыку. После этого аналогичный процесс повторялся на другой стороне для получения полного скана зубной дуги.

В этом исследовании 4 металлические сферы (A, B, C, D) диаметром 8 мм. Были приклеены в области клыков и седьмых зубов. Расстояния между каждой сферой (A-B, B-C, C- D, A-D, A-C, B-D) было измерено с помощью координатно-измерительной машины и служили в качестве контроля. Каждая стратегия сканирования повторялась 30 раз для каждого сканера. Сканирование проводилось врачом стоматологом ортопедом с 2-летним опытом в области внутриротового сканирования, с 5 минутным перерывом, каждые 3 сканирования, во избежание усталости. Оценка качества поводилась в программе Geomagic Control X (3D Systems, Rock Hill, USA).

Результат исследования показал, что сканнер Trios 3 демонстрирует наилучшие значения истинности 1,2 ± 1,1 мкм и прецизионности 1,3 ± 0,9 мкм при сканировании по второй схеме, наименее точные показатели того же сканера наблюдались при сканировании по третьей схеме со средними значениями ошибки истинности и прецизионности 1,6 ± 1,6 мкм, 1,5 ± 1,0 мкм соответственно.

Сканер Dental Wings показал наименее точные результаты среди всех испытуемых сканеров при сканировании второй схемой, со средними значениями ошибки истинности и прецизионности 6,7 ± 6,3 мкм, 5,8 ± 4,6 мкм соответственно, наилучшие показатели того же сканера наблюдались при сканировании первой схемой со значениями ошибки истинности и прецизионности 4,1 ± 3,5 мкм, 3,5 ± 1,7 мкм соответственно.

В случае со сканером True Definition схема сканирования не повлияла на качество сканов.

В работе Mai HY., (2022)

[3]

3. Угол наклона и расстояние

В работе Button H.

[4]

- i700 (Medit, Seoul, Korea);

- Trios 4 (3Shape, Copenhagen, Denmark);

- CS 3800 (Carestream Dental, Atlanta, USA);

iTero (Align Technology Inc., San Jose, USA). Каждая группа была подразделена на 4 подгруппы в зависимости от угла эталона и расстояния от сканера (0,2 мм, 4 мм). Сканирование проводили автоматически без участия оператора. Проведена оценка точности сканирования. Сравнивали эталонный STL-файл с экспериментальными сканами через CAD-программу, файлы выравнивали методом best-fit, затем вычисляли среднеквадратическую ошибку (СКО).

В результате установлено, что тип сканера, расстояние и угол наклона эталона статистически значимо влияют на точность сканирования при чем тип сканера нес наиболее значимый эффект. В таблице 1 приведены значения погрешностей внутриротовых сканеров при разных расстояниях и углах наклона. Не удалось получить скан аппаратами CS 3800 и iTero при угле наклона эталона в 45° на расстояниях 2 мм и 4 мм. А также не удалось получить скан сканером Trios 4 ни на одном из расстояний при угле 45°. Для сканеров Trios 4 и iTero минимальная погрешность наблюдалась при сканировании на расстоянии 2 мм с углом 15°. Для сканера CS 3800 минимальная погрешность наблюдалась при сканировании на расстоянии 4 мм с углом 15°. Для сканера i700 минимальная погрешность наблюдалась при сканировании на расстоянии 0 мм с углом 15°. Для всех изученных сканеров минимальная погрешность была определена при наклоне 15°, для i700 – при расстоянии 0 мм, iTero и Trios 4 на расстояние 2 мм, для сканера CS3800 — при 4 мм. 

4. Размер головки сканера

В Работе Hayama H.

[5]

Касаемо истинности, расчеты показали, что при использовании сканера с крупной насадкой медианные значения среднеквадратического отклонения (СКО) составляли 105–108 мкм для полной модели и 54–107 мкм для области слизистой оболочки. В обоих типах моделей (I и III классы по Кеннеди) эти показатели были лучше по сравнению с традиционными оттисками (122–157 мкм для полной модели и 122–152 мкм для слизистой). В случае с малой насадкой среднеквадратическая ошибка составляла 115–158 мкм (вся модель) и 76–180 мкм (участки слизистой).

Касаемо прецизионности, исследование показало, что медианные значения (СКО) для цифровых оттисков с крупной насадкой составляли 100–114 мкм (полная модель) 109–121 мкм (слизистая). Для малой насадки значения (СКО) находились в диапазоне 179–192 мкм (полная модель) и 169–215 мкм (слизистая), что оказалось значимо хуже, чем значения полученные традиционными оттисками 77-119 мкм (полная модель) 52–90 мкм (слизистая). Авторы заключили, что цифровые оттиски обладают высокой истинностью, но низкой прецизионностью по сравнению с традиционными оттисками. Помимо того, при изготовлении частичных съемных протезов точность цифровых оттисков вариабельна, не имеет преимущества перед традиционными оттисками. Полученные данные свидетельствуют о корреляции между размером насадки сканера и достоверностью получаемых цифровых оттисков: большая насадка — лучше.

5. Характер поверхности материала – тип материала, влажность

В работе Chen Y.

[6]

В работе Dutton E.

[7]

В результате анализ влияния различных материалов на точность и повторяемость сканирования, не выявил однозначных тенденций, за исключением прозрачных материалов (композит Эмаль, диоксид циркония) которые ухудшали показатели большинства сканов. Разброс значений истинности и прецизионности варьировался от 11,3 мкм (Primescan, полированная амальгама) до 150 мкм (Omnicam, естественный дентин) (см. таб. 3).

Для сканера Primescan по показателям истинности и прецизионности лучше всего оказалась полированная амальгама с истинностью — 11,3 ± 2,5 мкм и прецизионностью 16 ± 3,5 мкм, хуже всего были результаты сканирования дисиликата лития (E.max MT A2) с истинностью — 23,2 ± 3 мкм и прецизионностью 32,8–4,2 мкм.

Для сканера Omnicam наилучшие его показатели продемонстрировал диоксид циркония с истинностью — 29,3 ± 5,7 мкм прецизионностью 41,5 ± 8,1 мкм, худшие результаты продемонстрировал естественный дентин с истинностью 150–133 мкм, прецизионностью 212,4 ± 188 мкм.

Для сканера Medit i500 наилучшие его показатели были при сканировании композита (дентин A2) с истинностью — 17,8 ± 6,5 мкм и прецизионностью 25,2 ± 9,1 мкм, худшие результаты были на естественном дентине с истинностью 35,1–9,3 мкм и прецизионностью 49,6 ± 1,3 мкм.

Сканера iTero Element наилучшие его показатели продемонстрировал на диоксиде циркония с истинностью — 14,3 ± 3,5 мкм и прецизионностью 20,2 ± 5 мкм, худшие — на естественном дентине с истинностью 92,4 ± 31,7 мкм и прецизионностью 130,6 ± 44,8 мкм. В таблице 4 показан ранжированный ряд внутриротовых сканеров по точности моделей полного зубного ряда от наиболее к наименее точному. Ранжированный ряд сформирован на основании анализа полного сканирования модели по дуге, учитывая все типы материалов.

В статье Revilla-León M.

[8]

В результате установленные значения точности варьировались от 17,88 мкм до 78,79 мкм. Самое низкое качество скана (высокое значение погрешности) наблюдалось у группы полированного золота со значениями точности 78,79 ± 0,59 мкм в то время, как полированные подгруппы полиметилметакрилата и фрезерованного бис-акрила показали наилучшую точность 19,19 ± 0,88 мкм; 17,88 ± 0,67 мкм; 18,72 ± 0,9 мкм соответственно. Также установлено разнонаправленное влияние полирования и глазурования на сканы зубов различных керамических материалов, например, в группе полированного диоксида циркония погрешность составляла 25,02 ± 0,77 мкм в то время, как в группе глазурованного диоксида циркония 22,53 ± 0,96 мкм. Наоборот, в группе дисиликата лития: полированный — 22,83 ± 0,9494 мкм, глазурованный 32,22 ± 0,93 мкм. 

6. Форма препарированных зубов и глубина погружения уступа

В Исследовании Ammoun R

[9]

В результате выяснилось, что сканы зубов, препарированных под полное перекрытие, были точнее, чем с неполным перекрытием, а наличие соседних зубов ухудшало качество сканирования. Группа с частичным препарированием и с прикрученными соседними зубами получила наихудшие показатели качества у обоих сканеров со значениями среднего и максимального абсолютного отклонения 20 ± 1,8 мкм, 109,7 ± 13,5 мкм (Trios); 22,0 ± 3,6 мкм, 151,4 ± 38,4 мкм (True Definition) соответственно. Наилучшие показатели качества обоих сканеров наблюдались у 4-й группы (полное препарирование, с открученными соседними зубами) со значениями среднего и максимального абсолютного отклонения 12,8 ± 1,4 мкм, 66 ± 20,1 мкм (Trios); 14,9 ± 1,7 мкм, 71,4 ± 11,9 мкм (True Definition) соответственно.

В Исследовании An H.

[10]

7. Освещенность рабочего поля

В работе Revilla-León

[11]

В результате выяснилось, что разные условия освещения разнонаправлено влияют на качество разных сканов. В рисунке 1 представлена погрешность сканов разных сканеров при каждом освещении. Единых условий освещенности для всех сканеров не выявлено. Каждый сканер показал разные уровни погрешности при разных условиях освещенности. Для iTero Element наибольшая точность наблюдалась при 10 000. Наоборот, для Trios 3 при таком же освещении (10 000 люкс) наблюдалась минимальная точность.

В другой работе того же автора

[12]

Ochoa-López

[13]

Полученные различия влияния освещенности на качество сканов в цитируемых работах, по-видимому, связано с различием объектов и схем сканирования.

8. Температура окружающей среды

В исследовании Revilla-León (2022)

[14]

9. Вид Сканера

В работе Amornvit P.

[15]

· Trios 3 и Trios 4 (3Shape, Copenhagen, Denmark)

· iTero Element, iTero 2, iTero 5D Element (Align Technologies, San Jose, California, USA)

· Dental Wings (Dental Wings Inc., Montreal, Canada)

· Panda (Pengtum Technologies, Shanghai, China);

· Medit i500 (Medit, Seoul, Korea)

· Planmeca Emerald (Planmeca, Helsinki, Finland)

· Aoralscan (Shining 3D Tech. Co., Ltd. Hangzhou, China).

Фантомная зубная модель с прямоугольными ориентирами разных размеров в мезио-дистальном, вестибуло-оральном, апикально-корональном направлениях была спроектирована в CAD программе и напечатана принтером Form 2 (FormLabs, Somerville, MA, USA), сканирование модели проводилось каждым сканером 5 раз, сканы были загружены в программу Rhinoceros (Rhino, Robert McNeel & Associates, Washington DC, USA), где было проведено измерение расстояния между ориентирами. Контрольными замерами по каждому направлению, полученными штангенциркулем, служили замеры между ориентирами. Результаты показали, что чем больше расстояние в каких-либо направлениях тем хуже точность. Мы выбрали 4 из испытуемых сканеров, которые актуальны в Российской Федерации: Trios 3, Trios 4, Medit i500, Aoralscan.

Результат анализа отклонения сканов по четырем направлениям (мезио-дестальное; вестибуло-оральное; коронально-апикальное; диагональное) отображен в таблице 8. В мезио-дестальном направлении сканеры Medit i500 и Aoralscan показали большие отклонения от контроля (>100 мкм), с другой стороны Trios 3 и Trios 4 показали маленькие отклонения. В вестибуло-оральном и в коронально-апикальном направления все сканеры продемонстрировали значительные отклонения (>100 мкм). Сканера Trios 3 в коронально-апикальном направлении показал неменьшее отклонение (110 мкм). По диагонали сканеры Trios 3; Trios 4 проявили наименьшие отклонения, сканеры Aoralscan и Medit i500 проявили наибольшие отклонения от контрольного значения. Наблюдалась прямая корреляция между длиной и отклонениям сканов, это подтвердилось работой Waldecker M.

[16]

В результате работы выяснилось, что длина пути сканирования напрямую влияла на качество скана. Состояние зубной дуги также влияет на качество скана, сканы, полученные с полной зубной дуги, были более четкие, чем сканы, полученные при частичном отсутствии зубов. При полном зубном ряде Primescan проявил лидерство с наименьшими значениями отклонения, в то время как при частичном отсутствии зубов Omnicam проявил наименьшее отклонение среди сканеров. Trios 4 проявил стабильные показатели отклонения в обоих случаях. В таблице 9 продемонстрированы значения общих отклонений внутриротовых сканеров при двух состояниях зубной дуги. 

10. Человеческий фактор

Использование сканера требует неоднократных сеансов обучения и постоянной практики. Точность цифрового внутриротового оттиска существенно зависит от врача и пациента. Revilla Leon (2023)

[17][18]

В работе Kim J.

[19]

11. Заключение

Качество внутриротовых сканов определяется сложным взаимодействием технических факторов, анатомических особенностей пациента и факторов, связанных с оператором. Технические сложности, такие как разнородность материалов полости рта, различная прозрачность, глянцевость и другие свойства, могут затруднить получение качественного скана. Проанализировав всего девятнадцать научных статей зарубежной литературы за последние девять лет, посвященных качеству внутриротового сканирования мы смогли выявить ряд важнейших факторов, от которых сильно зависит точность скана, такие как: yгол наклона и расстояние от зуба до сканера; характер поверхности сканируемого объекта; наличие влаги; глубина уступа; размер головки сканер; вид сканера. Ряд из изученных факторов такие как длина пути сканирование, глубина уступа достоверно направлено влияют на точность и прецизионность сканов независимо от вида внутриротового сканера, однако такие факторы как освещенность рабочего поля, глазурование и полирование керамики оказывают разнонаправленное влияние для разных сканеров. Применение разных схем сканирования слабо влияет на качество скана. В рамках данной работы, исходя из изученного материала, мы пришли к выводу, что универсального оптимального сочетания факторов для всех сканеров не существует. Результаты изученных работ показывают необходимость стандартизированных протоколов сканирования для каждого аппарата и клинического случая, непрерывного обучения специалистов и усовершенствования дизайна сканеров для минимизации ограничений. При этом стоит упомянуть, что на сегодняшний день качество большинства сканов при разных условиях находится в клинически приемлемом диапазоне. Если принять порог среднего значения погрешности 100 мкм, то в случае со сканером Primescan — важным является освещенность, 10 000 люкс явился единственным приемлемым условием, в то время как 1003 и 1000 люкс явились достаточными для сканеров Trios 3 и Medit i700. Сканирование сканером Medit i700, под углом 15 градусов может привести к меньшим погрешностям. Для Trios 4 важным является температура в помещении: понижение или повышение температуры помещения относительно оптимального значения существенно снижает качество скана. Сканирование большой насадкой приводит к лучшим результатам. Учет указанных факторов обеспечит надежные клинические результаты и раскроет потенциал цифровых технологий в современной ортопедической стоматологии.

The additional file for this article can be found as follows: