口腔内スキャナー4台と卓上型スキャナー1台を使用し、AI機能の有無により記録されたスキャンの精度に及ぼす口腔外スキャンボディのデザインの影響：In Vitro Study

Influence of extraoral scan body design on accuracy of scans recorded using four intraoral and one desktop scanner, with and without AI features: An In Vitro Study.

抄録

目的:

この試験管内研究の目的は、4台の口腔内スキャナー（IOS）と1台の口腔外デスクトップスキャナー（EOS）を用い、利用可能な統合型人工知能（AI）ツールの補助の有無にかかわらず、口腔外スキャンボディ（ESB）のデザインが、付属のESBとともにデジタル化されたフェイスボーフォークのスキャン精度に及ぼす影響を評価することである。

OBJECTIVES: The aim of this in vitro study was to evaluate the impact of extraoral scan body (ESB) design on the scanning accuracy of a digitized facebow fork along with the attached ESB, using four intraoral scanners (IOS) and one extraoral desktop scanner (EOS), with and without the assistance of the available integrated artificial intelligence (AI) tools.

方法:

フェースボウフォーク1個とESB4個を積層造形した。ESBのデザインには、立方体、ボール、長方形の3つの異なる形状が含まれる。各デザインはグレー色の樹脂で製作された。直径6mmのゲージボール4個をフェースボウフォークに、5個を各ESBに取り付けた。プリントアウトした上顎模型を、最初は咬合間レジストレーション材を用いてフェースボウフォークに固定し、その後剥離した。それぞれのESBを個別にフェイスボウフォークに装着し、4台のIOS装置（Aoralscan 3、i700、Primescan、Trios 5）および1台のラボ用スキャナー（T710）を用いて10回デジタル化した。Aoralscan 3、i700、Trios 5については、AI支援スキャン機能を使用した場合と使用しない場合の両方でスキャンを行った。参照用データセットを確立するため、各組み立てESBを工業用スキャナー（Atos Q 3D 12M）でもスキャンした。精度は、ゲージボール間の直線距離と、フェースボウフォークと各EBBの間に定義された平面の角度偏差の両方を測定し、実験スキャンと基準スキャンを比較することで評価した。真偽度は、一元配置分散分析（ANOVA）とTukeyの一対多重比較検定（α=.05）を用いて統計的に分析した。精度は、Leveneの分散の等質性検定と、それに続くWilcoxon順位和検定と連続性補正（α=.05）を用いた一対比較を用いて評価した。

METHODS: One facebow fork and 4 ESBs were additively manufactured. The ESB designs included three different geometries: cube, ball, and rectangle. Each design was fabricated using a gray-colored resin. Four 6-mm-diameter gauge balls were affixed to the facebow fork, and five were attached to each ESB. A printed maxillary cast was initially secured to the facebow fork using an interocclusal registration material and subsequently detached. Each ESB was individually attached to the facebow fork and digitized 10 times using each of the four IOS devices (Aoralscan 3, i700, Primescan, and Trios 5) as well as one laboratory scanner (T710). For the Aoralscan 3, i700, and Trios 5 devices, scans were conducted both with and without the use of AI-assisted scanning features. To establish a reference dataset, each assembled ESB was also scanned using an industrial-grade scanner (Atos Q 3D 12M). Accuracy was assessed by comparing the experimental scans to the reference scan, measuring both linear distances between the gauge balls and angular deviations of the planes defined between the facebow fork and each ESB. Trueness was statistically analyzed using one-way ANOVA and Tukey's pairwise multiple comparison tests (α = .05). Precision was evaluated using Levene's test for equality of variances, followed by pairwise comparisons using the Wilcoxon rank-sum test with continuity correction (α = .05).

結果:

評価されたIOSを使用してスキャンした場合、評価されたESB間で真実性と精度の両方に有意差があった（P<.05）。ラボ用スキャナーは、IOSと比較して全体的に高い精度を示し（P<.05）、ESBのデザインや色に関係なく一貫していた（P>.05）。Trios 5が提供するAI支援ツールは、口腔外ESBデジタル化の真正性を向上させた。

RESULTS: There was a significant difference in both trueness and precision among the evaluated ESBs, when scanned using the evaluated IOSs (P<.05). The laboratory scanner demonstrated higher overall accuracy compared to the IOSs (P<.05), remained consistent regardless of the ESB's design and color (P>.05). The AI-assisted tool provided by the Trios 5 improved the trueness of extraoral ESB digitization.

結論:

IOSの種類は、デジタル化されたESBの精度に影響を与えた。ESBのデザインと色は、IOSを使用した場合にのみスキャン精度に影響を与えた。寸法が大きく複雑な形状のESBは、特定のIOSにとって大きな課題となり、場合によってはデジタル化が不可能になることもあった。統合されたAI支援スキャンツールの有効性は装置によって異なり、特定のIOSシステムによって有益な効果もあれば有害な効果もあった。

CONCLUSIONS: The type of IOS affected the accuracy of the digitized ESB. The design and the color of the ESB impacted scanning accuracy, only when IOSs were used. ESBs with larger dimensions and more complex geometries posed significant challenges for certain IOSs, making in some cases their digitization impossible. The effectiveness of integrated AI-assisted scanning tools varied among devices, producing either beneficial or adverse effects depending on the specific IOS system.

臨床的意義:

ESBは、仮想患者表現の重ね合わせと方向の両方を支援することができる。しかし、これらの装置のサイズと幾何学的な複雑さが増すにつれて、正確な仮想患者表現を保証するためには、検査室用スキャナーの使用が推奨される。また、IOSシステムに統合されたAIアシストスキャニングツールは、デジタイズプロセスの精度を向上させることも妥協させることもあるため、臨床医は使用する口腔内スキャナーの特定の機能と制限を考慮する必要がある。

CLINICAL SIGNIFICANCE: ESBs can assist in both the superimposition and orientation of the virtual patient representation. However, as the size and geometric complexity of these devices increase, the use of a laboratory scanner is recommended to ensure accurate virtual patient representation. Clinicians should also consider the specific capabilities and limitations of the intraoral scanner being used, as AI-assisted scanning tools integrated into IOS systems may either enhance or compromise the accuracy of the digitization process.