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頰側掃描取得虛擬咬合紀錄的精準度
Eneko Solaberrieta, PhD, Jose Ramon Otegi, PhD, Nestor Goicoechea, PhD, Aritza Brizuela, DMD, and Guillermo Pradies, DMD, Comparison of a conventional and virtual occlusal record, J Prosthet Dent. 2015 Jul;114(1):92-7.

在傳統流程中,咬合紀錄的取得是一門大學問,上下顎間關係的紀錄常常會因為石膏模型製作、咬合記錄材料的最小厚度與精細度,以及 Mounting 時的膨脹造成些許誤差,導致 Delivery 時需要進行少量的咬合調整。

在數位流程中,顎間關係的紀錄是利用咬合時的頰側掃描,以軟體 “Best-fit” 的計算方式來縫合與上下顎數位模型。由於沒有咬合紀錄材料在上下咬合面中間,理論上應該得到更為精準的咬合紀錄,但目前與這種方式相關的研究還不多。

這篇 2015 年 JPD 的研究嘗試要驗證「頰側掃描」這個方式,是否為可信賴的咬合記錄取得方式。

原文連結: http://www.thejpd.org/article/S0022-3913(15)00042-6/abstract


實驗方法

黃金標準 (Gold standard)

以 6 組不同受試者的石膏模型為黃金標準:

  1. 用傳統方式印製上下顎模型
  2. 用面弓轉移定位上顎
  3. Mounting 到半調節咬合器
  4. 咬合器設定為平均值 (Condylar inclination=30度; Benett angle = 15度)
  5. 下顎定位在 MIP (Maximal intercuspal position) Mounting,不使用任何咬合紀錄材料避免干擾
  6. 在鎖定所有側向運動的情況下,用 8 µm 的咬合紙測試咬點,作為黃金標準
圖一. 黃金標準的口外模型。 Source: Eneko Solaberrieta, PhD, J Prosthet Dent. 2015 Jul;114(1):92-7.

 

數位咬合紀錄取得

使用工業掃描機 (ATOS Compact Scan 5M; GOM GmbH) 掃描上下顎模型:

  1. 擷取 6-8 張影像組成咬合面
  2. 擷取 3-4 張頰側影像組成虛擬咬合紀錄
  3. 使用三種逆向工程分析軟體 (GOM Inspect、Rapidform 3、Geomagic Studio) 以 Best-fit 功能疊合上下顎以及頰側掃描
  4. 觀察軟體上的咬點
圖二. 口外模型的數位化。 Source: Eneko Solaberrieta, PhD, J Prosthet Dent. 2015 Jul;114(1):92-7.

 

圖三. 使用頰側掃描將上下顎數位模型疊合。 Source: Eneko Solaberrieta, PhD, J Prosthet Dent. 2015 Jul;114(1):92-7.

 

最後,比較兩個東西:

1. 是否與咬合器上的咬點位置相同

2. 不同逆向工程軟體計算 Best-fit 是否會有差異


結果

1. 是否與咬合器上的咬點位置相同

請參考表一:

表一. 數位模型咬點與口外模型咬點的預測值。 Source: Eneko Solaberrieta, PhD, J Prosthet Dent. 2015 Jul;114(1):92-7.

 

False positive (FP):軟體上有咬點,但是模型上沒有咬點

Frue positive (TP): 軟體上有咬點,模型上也有咬點

False negative (FN):軟體上沒咬點,但是模型上有咬點

Frue negative (TN):軟體上沒咬點,模型上也沒有咬點 (無法計算)

陽性預測值 (PV+):軟體顯示有咬點的正確率

陰性預測值 (PV+):軟體顯示沒咬點的正確率 (無法計算)

 

結論:軟體上顯示有咬點的正確率,不管使用哪個軟體疊合都是 72%。

 

 

2.不同逆向工程軟體計算 Best-fit 是否會有差異

同一個虛擬咬合紀錄,經過不同軟體的 Best-fit 計算後得到的下顎位置偏差,三個軟體兩兩比較。

 

圖六. 不同軟體間的偏差值,顏色越紅或是越藍,則表示偏差越大。 Source: Eneko Solaberrieta, PhD, J Prosthet Dent. 2015 Jul;114(1):92-7.

 

表二. 不同軟體間的偏差值。 Source: Eneko Solaberrieta, PhD, J Prosthet Dent. 2015 Jul;114(1):92-7.

 

結論:平均偏差值 (Mean deviation)為 0.069 mm,標準偏差值 (Standard deviation) 為 0.011 mm。

 

圖五. 使用不同軟體,都有類似的咬合紀錄。 Source: Eneko Solaberrieta, PhD, J Prosthet Dent. 2015 Jul;114(1):92-7.

 


討論

可能是因為逆向工程軟體的進步,本篇研究結果使用同樣的實驗方式,結果較之前 DeLong1 等學者的研究 (平均偏差值 0.081 mm,標準偏差值 0.008 mm) 為小,表示不同軟體計算的結果越來越接近。

本實驗用的三個軟體,計算 Best-fit 的方式都不同2,3,為了避免人為的差異,這次實驗都是用全自動疊合,沒有經過任何手動標記。結果證明了不同計算方式,確實會得到不同的結果,但就本篇的數據,沒有造成臨床上顯著的影響。

虛擬咬合在軟體中,也可計算出受干擾的咬點體積,而這些資訊可使用在數位假牙設計與動態咬合分析上。


結語

使用頰側掃描疊合上下顎間關係,是一個可靠的方式,但相同的虛擬咬合紀錄,在不同的軟體運算上會得到不同的位置偏差,故了解所使用的影像疊合演算方式,對於準確度的判斷是有用的。

這個實驗是在口外模型使用口外掃描機取向,這是對於 3D 建模相對簡單的環境,口外環境較少干擾掃描的因素(反光、口水、病患移動…等),且口外掃描機一次取樣的範圍也較大,可疊合的部分較多,整體變形量較小,所以還需要更進一步的臨床實驗來驗證這種咬合取得方式的精準度。


Reference

1. DeLong R, Heinzen M, Hodges JS, Douglas WH. Accuracy of a system for creating 3D computer models of dental arches. J Dent Res 2003;82: 438-42.
2. Maruyama T, Nakamura Y, Hayashi T, Kato K. Computer-aided determi- nation of occlusal contact points for dental 3-D CAD. Med Biol Eng Comput 2006;44:445-50.
3. Brusco N, Andreetto M, Lucchese L, Carmignato S, Cortelazzo GM. Metrological validation for 3D modeling of dental plaster casts. Med Eng Phys 2009;29:954-66.
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