デジタル化された口腔外スキャンボディとバーチャルキャスト間のレジストレーション精度：無歯顎領域，歯の解剖学的構造，およびレジストレーション方法の影響．

Accuracy of registration between digitized extraoral scan bodies and virtual casts: Effect of the edentulous area, tooth anatomy, and registration method.

抄録

問題提起:

デジタル化されたアナログ記録は、口腔内スキャンと顔面スキャンの重ね合わせに使用されてきた。しかし、口腔外スキャンボディに含まれるデジタル化された咬合記録と上顎バーチャルキャストとのレジストレーションの不一致は、依然として不確かである。

STATEMENT OF PROBLEM: Digitized analog records have been used for the superimposition of intraoral and facial scans. However, the discrepancy in the registration between the digitized occlusal records contained on extraoral scan bodies and the maxillary virtual cast remains uncertain.

目的:

このin vitro研究の目的は、デジタル化された口腔外スキャンボディ（ESB）と上顎バーチャルキャスト間の位置合わせの精度に及ぼすレジストレーション方法、無歯顎領域、歯の解剖学的構造の影響を評価することである。

PURPOSE: The purpose of this in vitro study was to evaluate the effect of the registration method, edentulous area, and tooth anatomy on the accuracy of the alignment between the digitized extraoral scan body (ESB) and the maxillary virtual cast.

材料と方法:

スキャン可能なESBと8個の上顎模型（磨耗していない歯と磨耗した歯の解剖学的構造をシミュレートした完全歯列模型2個、部分的無歯顎模型5個、完全無歯顎模型1個）を作製した（Pro 95S; SprintRay）。ESBと各評価用模型のインデックスに4個のジルコニアマーカーを装着した。咬合登録材（O-Bite；DMG）を用いて、各鋳型をESBのトレーに位置決めした。ESBと対応する各評価ギプスは、較正済みラボ用スキャナー（T710；Medit）を使用してデジタル化しました。次に、同じスキャナーを使用して、各鋳型とESBの指標を別々にスキャンした（n=10）。CADソフトウェアプログラムを用いて、各バーチャルギプスをESBに10回装着し、3つの異なるアライメント方法を用いた：反復最接近点（ICP）アルゴリズムを用いたアナログアライメントと、無歯顎領域を含むか含まないかのデータセット全体に対するベストフィットアルゴリズムを用いた2つのセミマニュアルアライメント。計測ソフトウェアプログラムを使用して、対応するゲージボール間の直線距離と、ギプス上のマーカーで定義された平面とESB間の角度を計測した。トレーに装着されたギプスのスキャンによる測定値は、各実験グループの不一致を計算するための基準として使用された。統計的有意性の判定には、Α P値のしきい値<.05が用いられた。

MATERIAL AND METHODS: A scannable ESB and a set of 8 maxillary casts (2 completely dentate simulating unworn and worn tooth anatomy, 5 partially edentulous, and 1 completely edentulous were printed (Pro 95S; SprintRay). Four zirconia markers were attached to the index of the ESB and each of the evaluated casts. Each cast was positioned into the tray of the ESB using occlusal registration material (O-Bite; DMG). The ESB and each corresponding evaluated cast were digitized by using a calibrated laboratory scanner (T710; Medit). Then, each cast and index of the ESB were scanned separately by using the same scanner (n=10). Using a CAD software program, each virtual cast was attached to the ESB 10 times by using 3 different alignment methods: an analog using an iterative closest points (ICP) algorithm and 2 semimanual alignments using a best-fit algorithm for the entire data set with or without including the edentulous areas. A metrology software program was used to measure the linear distance between the corresponding gauge balls and the angulation between the planes defined by the markers on the cast and the ESB. The measurements from the scans of the casts attached to the tray were used as a reference to calculate the discrepancies in each experimental group. Α P value threshold of <.05 was used to determine statistical significance.

結果:

ベストフィットアルゴリズムによるレジストレーションは、手動によるポイントツーポイントレジストレーションと比較して、真正度と精度に優れていた（P<.05）。無歯顎領域がアナログ表面記録に含まれていない場合、ベストフィットアルゴリズムの真度と精度は有意に悪化した（P<.05）。歯の解剖学的構造に関しては、調査したグループ間で真度と精度に有意な差は認められなかった（P>.05）。完全歯列形成群は、無歯顎群よりも有意に良好な真正性を示した（P<.05）。

RESULTS: The best-fit algorithm registration method produced better trueness and precision than the manual point-to-point registration (P<.05). When the edentulous areas were not included in the analog surface record, the trueness and precision of the best-fit algorithm were significantly worse (P<.05). In respect of tooth anatomy, no significant difference in trueness and precision was found among the investigated groups (P>.05). The completely dentate groups presented significantly better trueness than the edentulous groups (P<.05).

結論:

デジタル化された咬合面スキャンとデジタルキャスト間のレジストレーションの精度は、レジストレーションの方法だけでなく、無歯顎領域の位置や範囲にも影響された。

CONCLUSIONS: The accuracy of the registration between digitized occlusal surface scans and digital casts was influenced by the registration method, as well as by the location and extent of the edentulous areas.