Untersuchungen zur Genauigkeit digitaler intraoraler Scans

Abstract

Ziel der hier vorliegenden In-vitro-Studie war es, zu untersuchen, ob es bei digitalen int-raoralen Scans zu Verzerrungen, Streckungen, Stauchungen, Verdrillungen oder Biegun-gen, kommt. Als Prüfmodell diente ein vollbezahntes Oberkiefermodell aus einer Chrom-Kobalt-Molybdän-Legierung. Auf diesem waren die Zähne 11, 15, 24 und 26 zur Auf-nahme eines Veneers, einer Vollkrone, eines Inlays präpariert, und auf inzisalen bezie-hungsweise okklusalen Mulden der Zähne 13, 23, 17 und 27 waren Metallkugeln im Durchmesser von 5mm befestigt. Durch Digitalisierung des Prüfmodells mit einem Hoch-präzisionsscanner (ATOS Core) der Firma GOM mbH (Braunschweig) entstand ein vir-tuelles Modell, und es diente, im STL-Format abgespeichert, als Referenzmodell für künftige Messungen. Die vier Einzelzähne wurden mit dem gleichen Scanner ebenfalls einzeln digitalisiert für einen späteren Einzelzahnvergleich, um die Ergebnisse besser in einen literarischen Kontext zu bringen. Die Abstände zwischen den Kugeln und sechs Schnittwinkel zwischen zwei von vier Ebenen, die sich aus der Verbindung von drei Ku-geln ergaben, wurden mit der Software GOM Inspect 7.5 der Firma GOM mbH (Braun-schweig) gemessen und als Referenzwerte notiert. Anschließend erfolgten unter Beach-tung der Herstellerangaben mit den Scannern CREREC AC mit der Omnicam (Sirona, Bensheim), True Definition (3M ESPE, Seefeld) und Cara TRIOS (Heraeus, Hanau) zehn Scans für folgende Vergleichsmessungen mit der jeweiligen Referenzdatei beziehungs-weise dem jeweiligen Referenzwert: 1. Ganzkieferscans (für einen Kugelabstand- und Winkelvergleich), 2. Ganzkieferscans (für einen Flächenvergleich auf CAD), 3. Scans im Seitenzahnbereich (für einen Flächenvergleich auf CAD), 4. Scan im Frontzahnbereich (für einen Flächenvergleich auf CAD), 5. Scan der Einzelzähne (für einen Flächenver-gleich auf CAD). Alle Scans wurden in das STL-Format umgewandelt. Der Kugelab-stand- und Winkelvergleich erfolgte durch Messung der Kugelabstände beziehungsweise Winkel in jedem Scan mithilfe von GOM Inspect 7.5 und anschließender Errechnung der Differenz zum jeweiligen Referenzwert. Die Flächenvergleiche auf CAD wurden eben-falls mit GOM Inspect 7.5 durchgeführt, nachdem zu prüfender Scan und Referenzscan im Gauß-Best-Fit-Algorithmus überlagert waren, indem der mittlere positive und der ne-gative Abstand zwischen Scan und Referenz gemessen wurden. Bei der anschließenden statistischen Auswertung der Messergebnisse (paarweise Vergleiche der Scanner in Ab-hängigkeit zur jeweiligen Messreihe) konnte festgestellt werden, dass zwischen den Scan-nern CEREC AC und True Definition und zwischen CEREC AC und Cara TRIOS bei den Untersuchungen zu den Ganzkieferscans und den Kieferabschnittscans signifikante Unterschiede (p<0,05) bestanden. Teilweise ähnliche Standardabweichungen der Mess-ergebnisse aller drei Scanner ließen vermuten, dass die Ungenauigkeiten des CEREC AC bei Ganzkiefer- und Kieferabschnittscans mehr durch den Rechenalgorithmus als durch den Akquisitionsmechanismus verschuldet sind. Bei den Einzelzahnuntersuchungen la-gen zwar zwischen allen drei Scannern signifikante Unterschiede (p<0,05) vor, jedoch wiesen alle drei Scanner akzeptable Genauigkeiten auf. Vor allem mit den Scannern True Definition und Cara TRIOS ließen sich unter den hier vorausgesetzten In-vitro-Bedin-gungen Ganzkieferscans und Kieferabschnittscans erstellen, die klinischen Anforderun-gen[98] und Daten zu CAD/CAM-Restaurationen[2, 6, 18] gerecht werden. Die Stärken des CEREC AC mit der Omnicam lagen eindeutig bei Einzelzahnscans, vor allem beim Scan-nen von Veneer-, Overlay-, und Inlaypräparationen, was einmal mehr seinen ursprüngli-chen Indikationsbereich aufzeigte[72]. The purpose of this in vitro study was to ascertain whether contortions like extensions, bucklings, torsions and bendings emerge in digital intraoral scans. A cast of an upper jaw with full dentition was manufactured from a chrome-cobalt-molybdenum-alloy. The teeth 11, 15, 24 and 26 were prepared for different single tooth restorations. Four metal spheres 5mm in diameter were fixed on incisal respectively occlusal hollows on the teeth 13, 23, 17 and 27. After digitizing the cast by using a high precision scanner (ATOS Core) from GOM mbH (Braunschweig) the dataset was saved in stl-format and used as reference for former measurements. The prepared teeth were digitized particular for comparing single tooth scans to bring the results reported in literature. The distances between the spheres and the tilt oft the six planes spread out through three of four spheres were measured with GOM Inspect 7.5 and save das reference. Then ten scans were made for the follwing measurings and comparings to the reference: 1. Full arch scans (distances between the spheres and tilt of the planes) 2. Full arch scans (comparison after superposition) 3. Scans from the posterior teeth (comparison after superposition) 4. Scans from the anterior teeth (comparison after superposition) 5. Scans from each sin-gle tooth (comparison after superposition) with the follwing intraoral scanners: CEREC AC with Omnicam (Sirona), True Definition (3M ESPE) Cara TRIOS (Heraeus Kulzer) respecting the manufacturers´ instructions. Each scan was converted to stl-format. The comparison of the inter-sphere-distances and the tilts of the planes was realized by mea-suring using GOM Inspect 7.5 and calculating the difference from the corresponding re-ference. The comparison after superimposing scan and reference was made with GOM Inspect 7.5 as well using Gauß-Best-Fit-Algorithm and measuring mean distance positive and negative between scan and reference. The following statistical analysis led to signi-ficant differences between CEREC AC and Treu Definition and between CEREC AC and Cara TRIOS (p<0.05) concerning full arch scans and scans from parts of the arch. Partly similar standard deviations of each of the three scanners´ measurements led to supposition that CEREC AC´s inaccuracy is more caused by algorithm of the system than data acqui-sition. Though the differences between the scanners concerning single tooth scans were significant as well (p<0.05), each scanner produced acceptable accuracies. Within the limits of this in vitro study it can be concluded that especially True Definition and CaraTRIOS were able to reproduce full arches and parts of the arch being comparable to cli-nical requirements[98] and to data reported for CAD/CAM restorations[2, 6, 18]. The advan-tage of CEREC AC was producing single tooth scans especially scanning preparations for veneers, overlays and inlays having showed its original indication once again[72].