経済的なスマートフォンベース仮想フェイスボウ記録の真偽と精度

Trueness and Precision of Economical Smartphone-Based Virtual Facebow Records.

抄録

目的:

スマートフォンを3次元（3D）フェイススキャナーとして使用したバーチャルフェイスボー記録の真偽と精度を調査する。

PURPOSE: To investigate the trueness and precision of virtual facebow records using a smartphone as a three-dimensional (3D) face scanner.

材料と方法:

スマートフォンを3Dフェイススキャナーとして使用し、2人の被験者に対して20回の仮想フェイスボウ記録を繰り返し行った。各被験者の上顎弓にバーチャルフェイスボウを装着し、3Dスキャンアプリケーションを搭載したスマートフォンを用いて顔面スキャンを行った。被験者の上顎弓口腔内スキャンは、バーチャルフェイスボウフォークによる顔面スキャンと位置合わせされた。この手順を各被験者について10回繰り返した。上顎スキャンが顔面に対して正しい位置にあるかどうかを調べるため、これらの仮想フェイスボウ記録を、同じ被験者のコーンビームCT（CBCT）頭部スキャンと重ね合わせ、顔面スキャンとCBCT画像からの3D顔面再構成を照合した。仮想フェイスボウ記録における上顎弓の位置は、CBCTにおける位置と比較された。提案手法の「真度」は、仮想フェイスボウ記録における上顎アーチの位置とCBCT画像における上顎アーチの位置との偏差として定義される。精度」は、各仮想フェイスボウ記録間の偏差として定義される。左側中切歯（#9）、左側第一大臼歯（#14）、右側第一大臼歯（#3）における直線的なずれ、および咬合平面の角度的なずれを記述統計学的に分析した。また、Mann WhitneyのU検定により2対象間の差を検討した。

MATERIAL AND METHODS: Twenty repeated virtual facebow records were performed on two subjects using a smartphone as a 3D face scanner. For each subject, a virtual facebow was attached to his/her maxillary arch, and face scans were performed using a smartphone with a 3D scan application. The subject's maxillary arch intraoral scan was aligned to the face scan by the virtual facebow fork. This procedure was repeated 10 times for each subject. To investigate if the maxillary scan is located at the right position to the face, these virtual facebow records were superimposed to a cone-beam computed tomography (CBCT) head scan from the same subject by matching the face scan to the 3D face reconstruction from CBCT images. The location of maxillary arch in virtual facebow records was compared with its position in CBCT. The "trueness" of the proposed procedure is defined as the deviation between maxilla arch position in virtual facebow records and the CBCT images. The "precision" is defined as the deviation between each virtual facebow record. The linear deviation at left central incisor (#9), left first molar (#14), and right first molar (#3), as well as angular deviation of occlusal plane were analyzed with descriptive statistics. Differences between two objects were also explored with Mann Whitney U test.

結果:

スマートフォンの3Dスキャナーを用いた20のバーチャルフェイスボウの記録は、CBCTの測定値（真度）から、#9で1.14±0.40mm、#14で1.20±0.50mm、#3で1.12±0.51mm、咬合平面で1.48±0.56°ずれていた。VFTは、#9で1.06±0.50mm、#14で1.09±0.49mm、#3で1.11±0.58mm、咬合平面で0.81±0.58°ずれていた。すべての部位を合わせた真度は1.14±0.40mm、精度は1.08±0.52mmであった。8つの測定値のうち、3つの測定値は被験者間で有意差があった。とはいえ、平均差は小さかった。

RESULTS: The 20 virtual facebow records using the smartphone 3D scanner deviated from the CBCT measurements (trueness) by 1.14 ± 0.40 mm at #9, 1.20 ± 0.50 mm at #14, 1.12 ± 0.51 mm at the #3, and 1.48 ± 0.56° in the occlusal plane. The VFTs deviated from each other by 1.06 ± 0.50 mm at #9, 1.09 ± 0.49 mm at #14, 1.11 ± 0.58 mm at #3, and 0.81 ± 0.58° in the occlusal plane. When all sites combined, the trueness was 1.14 ± 0.40 mm, and the precision was 1.08 ± 0.52 mm. Out of eight measurements, three measurements were significantly different between subjects. Nevertheless, the mean difference was small.

結論:

スマートフォンを用いた顔面スキャンによる仮想フェイスボウ記録は、上顎の位置を高い真度と精度で捉えることができる。そのずれは、直線距離で1mm程度、角度で1°程度と予測される。

CONCLUSIONS: Virtual facebow records made using smartphone-based face scan can capture the maxilla position with high trueness and precision. The deviation can be anticipated as around 1 mm in linear distance and 1° in angulation.