足、足首、下腿の形態を撮影するための複数の3Dスキャナーの比較

Comparison of multiple 3D scanners to capture foot, ankle, and lower leg morphology.

抄録

背景:

足関節装具（AFO）の製作において、従来の石膏鋳造に代わる方法として、足と足首の3Dスキャンが人気を博している。しかし、異なるタイプの3Dスキャナー間の比較は限られている。

BACKGROUND: 3D scanning of the foot and ankle is gaining popularity as an alternative method to traditional plaster casting to fabricate ankle-foot orthoses (AFOs). However, comparisons between different types of 3D scanners are limited.

目的:

本研究の目的は、AFOを製作するために足、足首、下腿の形態をキャプチャするための7つの3Dスキャナーの精度とスピードを評価することである。

OBJECTIVES: The aim of this study was to evaluate the accuracy and speed of seven 3D scanners to capture foot, ankle, and lower leg morphology to fabricate AFOs.

研究デザイン:

繰り返し測定デザイン

STUDY DESIGN: Repeated-measures design.

方法（METHODS:

健康な参加者10名（平均年齢27.8歳、標準偏差［SD］9.3）の下腿部を、7種類の3Dスキャナーで評価しました：Artec Eva (Eva), Structure Sensor (SS I), Structure Sensor Mark II (SS II), Sense 3D Scanner (Sense), Vorum Spectra (Spectra), Trnio 3D Scanner App on iPhone 11 (Trnio 11), Trnio 3D Scanner App on iPhone 12 (Trnio 12).測定プロトコルの信頼性は最初に確認されました。精度は、デジタルスキャンと臨床的な測定値を比較することで算出されました。パーセンテージ差#5%が許容範囲とされた。各3Dスキャナーの平均的な偏りと一致限界（LoA）を示すために、Bland and Altmanプロットが使用されました。速度は、1回の完全なスキャンに必要な時間である。

METHODS: The lower leg region of 10 healthy participants (mean age 27.8 years, standard deviation [SD] 9.3) was assessed with 7 different 3D scanners: Artec Eva (Eva), Structure Sensor (SS I), Structure Sensor Mark II (SS II), Sense 3D Scanner (Sense), Vorum Spectra (Spectra), Trnio 3D Scanner App on iPhone 11 (Trnio 11), and Trnio 3D Scanner App on iPhone 12 (Trnio 12). The reliability of the measurement protocol was confirmed initially. The accuracy was calculated by comparing the digital scan with clinical measures. A percentage difference of #5% was considered acceptable. Bland and Altman plots were used to show the mean bias and limit of agreement (LoA) for each 3D scanner. Speed was the time needed for 1 complete scan.

結果:

平均精度は6.4%（SD 10.0）～230.8%（SD8.4）で、SS I（21.1%, SD 6.8）、SS II（21.7%, SD 7.5）, Eva（2.5%, SD 4.5 ）は許容範囲内であった。同様に、Eva、SS I、SS IIのBland and Altmanプロットでは、平均バイアスが最も小さく、LoA 21.7 mm（LOA 25.8～9.3），21.0 mm（LOA 210.3～8.3），0.7 mm（LOA 213～11.5） がそれぞれ示されました。3Dスキャナーの平均速度は、20.8秒（SD 8.1, SS I）から329.6秒（SD 200.2, Spectra）であった。

RESULTS: The mean accuracy ranged from 6.4% (SD 10.0) to 230.8% (SD 8.4), with the SS I (21.1%, SD 6.8), SS II (21.7%, SD 7.5), and Eva (2.5%, SD 4.5) within an acceptable range. Similarly, Bland and Altman plots for Eva, SS I, and SS II showed the smallest mean bias and LoA 21.7 mm (LoA 25.8 to 9.3), 21.0 mm (LoA 210.3 to 8.3), and 0.7 mm (LoA 213 to 11.5), respectively. The mean speed of the 3D scanners ranged from 20.8 seconds (SD 8.1, SS I) to 329.6 seconds (SD 200.2, Spectra).

結論:

Eva、SS I、SS IIは、AFOの製作に使用できる足、足首、下腿の形態をキャプチャするための最も正確で高速な3Dスキャナーであるようです。

CONCLUSIONS: Eva, SS I, and SS II appear to be the most accurate and fastest 3D scanners for capturing foot, ankle, and lower leg morphology, which could be used for AFO fabrication.