異なる印刷技術を使用した場合のサージカルガイドによるCBCTガイドインプラント埋入に関わるステージのエラー分析

Error analysis of stages involved in CBCT-guided implant placement with surgical guides when different printing technologies are used.

抄録

問題提起:

デジタルライト処理（DLP）、連続液体界面印刷（CLIP）、ステレオリソグラフィー（SLA）技術により、サージカルガイドの3次元（3D）印刷が可能になりました。しかし、その精度の比較や、精度がその後のガイド付き手術にどのように影響するかは不明である。

STATEMENT OF PROBLEM: Digital light processing (DLP), continuous liquid interface printing (CLIP), and stereolithography (SLA) technologies enable 3-dimensional (3D) printing of surgical guides. However, how their accuracy compares and how accuracy may affect subsequent steps in guided surgery is unclear.

目的:

本研究の目的は、DLP、SLA、CLIPの各技術を用いて印刷したサージカルガイドの製作と着座精度を調査し、デジタルインプラントプランと比較して骨切り部位と埋入インプラントの位置ズレを評価することである。

PURPOSE: The purpose of this in vitro study was to investigate the fabrication and seating accuracy of surgical guides printed by using DLP, SLA, and CLIP technologies and evaluate the positional deviation of the osteotomy site and placed implant compared with the digital implant plan.

材料と方法:

21個のポリウレタン製模型を3群に分け、インプラントの計画およびサージカルガイドの設計に使用した。DLP、SLA、CLIPの3Dプリンターを用いてガイドを作製し（n=7）、スキャンした。スキャンファイルをデジタルデザインファイルと比較し、二乗平均平方根（RMS）値を用いてインタリオ面および全体外面での作製精度を分析した。トリプルスキャンプロトコルを用いて、それぞれのモデルへのガイドの着座精度を評価した。ガイドを使用して模型上に骨切りを行い、各骨切りのマイクロコンピュータ断層撮影画像を撮影した。インプラントをガイドに通して埋入し、スキャンボディをインプラントに固定し、模型をスキャンして埋入位置の画像を取得した。骨切りと埋入したインプラントの画像を用いて、ソフトウェアプログラムにより、計画したインプラント位置からのエントリーポイント、エイペックス、長軸のずれを算出した。RMSデータの2ウェイ反復測定ANOVAは、印刷とシーティングの真偽を分析するために使用され、精度のために各表面で均質分散分析が使用された。研究した段階（骨切りと最終インプラント）および場所での距離偏差を分析するために3ウェイ反復測定ANOVAを使用し，角度偏差については2ウェイ反復測定ANOVAが使用された．精度については分散の均質性分析を行った（α=.05）。

MATERIAL AND METHODS: Twenty-one polyurethane models were divided into 3 groups and used to plan implants and design surgical guides. The guides were fabricated by using DLP, SLA, or CLIP 3D printers (n=7) and scanned, and the scan file was compared with the digital design file to analyze the fabrication accuracy at the intaglio and overall external surfaces using root mean square (RMS) values. The triple scan protocol was used to evaluate the seating accuracy of the guides on their respective models. Osteotomies were prepared on models by using the guides followed by a microcomputed tomography image of each osteotomy. The implants were placed through the guides, the scan bodies were tightened to implants, and the models were scanned to obtain the images of placed implant position. Osteotomy and placed implant images were used to calculate the entry point, apex, and long axis deviations from the planned implant position with a software program. A 2-way repeated-measures ANOVA of the RMS data was used to analyze printing and seating trueness, and homogeneity of variance analyses were used at each surface for precision. A 3-way repeated-measures ANOVA was used to analyze distance deviations over the stages (osteotomy and final implant) and locations studied, and a 2-way repeated-measures ANOVA was used for angular deviations. Homogeneity of variance analyses were performed for precision (α=.05).

結果:

3Dプリンタの種類は、凹版面におけるガイドの真偽に有意な影響を与えた（P<.001）。SLAガイドは凹版面の平均RMSが最も低く（59.04μm）、CLIPは平均RMSが最も高かった（117.14μm）。すべての3Dプリンターのガイドは、測定された偏差の変動が小さく、したがって同様の精度を有していた。SLAとDLPのガイドの座面精度に有意差はなかったが、どちらもCLIPよりも平均RMS値が低かった（SLAでP=.003、DLPでP=.014）。手術の段階、プリンターの種類、インプラントの偏位位置の間には、有意な相互作用は見られなかった（P=.734）。距離のずれについては、ずれの位置（頸部と先端部）のみが有意に影響した（P<.001）。プリンターの種類、手術の段階、およびそれらの相互作用は、角度偏差に有意な影響を与えなかった（P=.41）。

RESULTS: The 3D printer type significantly affected the trueness of the guide at the intaglio surface (P<.001). SLA guides had the lowest mean RMS (59.04 μm) for intaglio surface, while CLIP had the highest mean RMS (117.14 μm). Guides from all 3D printers had low variability among measured deviations and therefore were similarly precise. The seating accuracy of SLA and DLP guides was not significantly different, but both had lower mean RMS values than CLIP (P=.003 for SLA, P=.014 for DLP). There were no significant interactions between the stage of surgery, the printer type, or the location of implant deviation (P=.734). Only the location of deviation (cervical versus apical) had a significant effect on distance deviations (P<.001). The printer type, stage of surgery, and their interaction did not significantly affect angular deviations (P=.41).

結論:

3Dプリンティング技術は、印刷の真偽に影響を与えた。インタリオ面の真偽はSLAで高く、全体の真偽はCLIPプリンターで高くなりました。すべてのガイドの精度は、同様に高かった。SLAとDLPプリンターのガイドは、CLIPのガイドよりも正確な着座ができた。しかし、骨切りと最終的なインプラントの位置は、デジタルで計画された位置と有意な差はありませんでした。

CONCLUSIONS: The 3D printing technology affected printing trueness. The intaglio surface trueness was higher with SLA and overall trueness was higher with the CLIP printer. The precision of all guides was similarly high. Guides from SLA and DLP printers had more accurate seating than those from CLIP. Higher deviations were observed at the apex; however, osteotomy and final implant position did not significantly differ from the digitally planned position.