歯牙模型の精度解析における重ね合わせ方法と指定比較領域の影響

Impact of the superimposition methods and the designated comparison area on accuracy analyses in dentate models.

抄録

目的:

ISO推奨の3次元（3D）計測グレードの検査ソフトウェア（Geomagic Control X; 3D Systems; Rock Hill, South Carolina; USA）を用いて、重ね合わせ方法と指定比較領域が歯列模型の精度解析に与える影響を測定すること。

OBJECTIVES: To measure the impact of superimposition methods and the designated comparison area on accuracy analyses of dentate models using an ISO-recommended 3-dimensional (3D) metrology-grade inspection software (Geomagic Control X; 3D Systems; Rock Hill, South Carolina; USA).

材料と方法:

デスクトップスキャナー(E4; 3 Shape; Copenhagen; Denmark)と口腔内スキャナー(Trios 4; 3 Shape; Copenhagen; Denmark)でスキャンした歯列矯正用上顎タイポドントをリファレンスとして使用した。ランドマークベースアライメント(G1)、部分的エリアベースアライメント(G2)、歯全体のエリアベースアライメント(G3)、ランドマークベースアライメントと歯全体のエリアベースアライメントを組み合わせたダブルアライメント(G4)、部分的エリアベースアライメントと歯全体のエリアベースアライメントを組み合わせたダブルアライメント(G5)、初期自動クイックプリアライメント(G6)、初期自動精密プリアライメント(G7)、模型全体のエリアベースアライメント(G8)。各アライメントの多様なバリエーションと精度解析のための2つの領域（歯の表面またはモデル全体の表面）がテストされ、合計32のサブグループ（n=18）が得られた。実験メッシュと参照メッシュのアライメント精度は，二乗平均平方根（RMS）誤差を真度，再現性を精度として定量化した．記述統計、要因反復測定分散分析（ANOVA）、ポストホックタッキー多重比較検定を使用して、真度、精度を分析した（α=.05）。

MATERIALS AND METHODS: A dentate maxillary typodont scanned with a desktop scanner (E4; 3 Shape; Copenhagen; Denmark) and an intraoral scanner (Trios 4; 3 Shape; Copenhagen; Denmark) was used as reference. Eight groups were created based on the core features of each superimposition method: landmark-based alignment (G1); partial area-based alignment (G2); entire tooth area-based alignment (G3); double alignment combining landmark-based alignment with entire tooth area-based alignment (G4); double alignment combining partial area-based alignment with entire tooth area-based alignment (G5); initial automated quick pre-alignment (G6); initial automated precise pre-alignment (G7); and entire model area-based alignment (G8). Diverse variations of each alignment and two regions for accuracy analyses (teeth surface or full model surface) were tested, resulting in a total of thirty-two subgroups (n=18). The alignment accuracy between experimental and reference meshes was quantified using root mean square (RMS) error as trueness and its repeatability as precision. The descriptive statistics, a factorial repeated measures analysis of variance (ANOVA) and a post hoc Tuckey multiple comparison tests were used to analyze the trueness, and precision (α = .05).

結果:

合計576回の重ね合わせが行われた。独自の部分的な面積ベースの重ね合わせ法は、最も精度の低いアライメントを示し、有意差を示した唯一のグループであった（p<.001）。自動化された最初のプレアラインメントは、他の重ね合わせ法と同程度の精度を示した（p>.05）。ダブルアライメントでは精度の向上は見られなかった（p>.05）。指定された比較領域は、真度（p<.001）と精度（p<.001）の両方で差があり、歯面を選択する場合と全模型面を選択する場合とで8±4μmの不一致が生じた。

RESULTS: A total of 576 superimpositions were performed. The unique partial area-based superimposition method demonstrated the least precise alignment and was the sole group to exhibit a significant difference (p<.001). Automated initial pre-alignments demonstrated similar accuracy to other superimposition methods (p>.05). Double alignments did not result in accuracy improvement (p>.05). The designated comparison area displayed differences in both trueness (p<.001) and precision (p<.001), leading to an 8±4μm discrepancy between selecting the teeth surface or full model surface.

結論:

アライメントが口蓋顎堤、1本の歯、片側の隣接する3本の歯のような特殊で縮小された領域に依存する場合を除き、テストされたソフトウェア内で選択された重ね合わせ方法は、精度分析に影響を与えなかった。

CONCLUSIONS: The superimposition method choice within the tested software did not impact accuracy analyses, except when the alignment relies on a unique and reduced area, such as the palatal rugae, a single tooth, or three adjacent teeth on one side.

臨床的意義:

テストしたISO推奨の3D検査ソフトウェア内での重ね合わせ方法の選択は、精度分析に影響を与えなかった。

CLINICAL SIGNIFICANCE: The superimposition method choice within the tested ISO-recommended 3D inspection software did not impact accuracy analyses.