Prace oryginalne. Gipsowe a wirtualne modele ortodontyczne. Orthodontic Plaster Casts Versus Digital Models

Transkrypt

1 Prace oryginalne Dent. Med. Probl. 0, 48, 4, ISSN X opyright by Wroclaw Medical University and Polish Dental Society Izabella Dunin-Wilczyńska, Marcin Rudzki, Łukasz Sidorowicz ipsowe a wirtualne modele ortodontyczne Orthodontic Plaster asts Versus Digital Models Katedra i Zakład Ortopedii Szczękowej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie Streszczenie Wprowadzenie. są wykorzystywane w diagnostyce i ustalaniu planu leczenia ortodontycznego, śródleczniczo monitorują postęp leczenia. Mogą być także wykorzystywane w procesach sądowych jako dowód w sprawach o błąd w sztuce, a nawet do identyfikacji zwłok. Przepisy obligują przechowywać modele przez okres 0 lat. W związku z rozwojem technologii cyfrowej stosowane od ponad 00 lat modele gipsowe w najbliższym czasie zostaną zastąpione modelami wirtualnymi. el pracy. Porównanie wyników uzyskanych przez trzech niezależnych badaczy w dwóch powtórzeniach oraz ocena zgodności pomiarów wykonanych na modelach gipsowych i cyfrowych. Materiał i metody. Materiał do badań stanowiło 6 modeli. Trzech badaczy dokonywało pomiarów modeli gipsowych i odpowiadających im modeli cyfrowych. Na każdym modelu wykonano serię 4 pomiarów: nagryzu pionowego (OB), nagryzu poziomego (OJ), szerokości podniebienia (IMW) oraz wskaźnika Boltona (Bolton) w odcinku przednim. Modele standardowe i wirtualne mierzono dwukrotnie w -tygodniowych odstępach czasu. Wyniki. Porównując pomiary nagryzu pionowego, poziomego, szerokości podniebienia oraz przedniego wskaźnika Boltona wykazano, że nie było istotnych statystycznie różnic między wynikami trzech badaczy. Jeśli chodzi o porównanie wyników między modelami gipsowymi i cyfrowymi, to największą zgodność stwierdzono w pomiarach nagryzu poziomego i wskaźniku Boltona zarówno w czasie T, jak i T. Istotne statystycznie różnice zaobserwowano w ocenie nagryzu pionowego i szerokości podniebienia podobnie w pierwszym, jak i drugim pomiarze. Wnioski. Wykazano powtarzalność i zgodność wyników wykonanych niezależnie przez trzech badaczy. Zaobserwowano istotne statystycznie różnice w pomiarach nagryzu pionowego i szerokości podniebienia uzyskanych na modelach gipsowych w porównaniu z cyfrowymi. Należy zastanowić się nad przyczyną różnic w pomiarach nagryzu pionowego i szerokości podniebienia na modelach gipsowych i wirtualnych (Dent. Med. Probl. 0, 48, 4, 59 54). Słowa kluczowe: modele ortodontyczne, modele gipsowe, modele cyfrowe. Abstract Background. Plaster casts are traditionally used in diagnostics and treatment planning, mid-treatment progress monitoring, and post-treatment results illustration. They can also be used in court proceedings as evidence in cases of professional errors and even for identification of corpses. Regulations require models to be stored for a period of 0 years. With the advancement of technology, plaster casts used for over 00 years will be soon replaced by digital models. Objectives. The aim of this study was to compare the results and to evaluate the correspondence of measurements made on plaster casts and digital models by three independent examiners in two time intervals. Material and Methods. The materials for the study consisted of 6 models. Three examiners measured the plaster casts and corresponding digital models. On each model 4 routine measurements were made: overbite (OB), overjet (OJ), intermolar width (IMW) and anterior Bolton ratio (Bolton). Standard and digital models were measured twice with two week intervals. Results. The comparison of measurements of overbite, overjet, intermolar width and anterior Bolton ratio showed no statistically significant differences between the three examiners. The comparison of measurements of plaster casts and digital models showed greatest correspondence in overjet and Bolton ratio both in T and T. Statistically significant differences were observed in evaluation of overbite and intermolar width in both first and second set of measurements. onclusions. Repeatability and correspondence of the results of the measurements made by three independent examiners was established. Statistically significant differences in overbite and intermolar width measurements of plaster casts and digital models were observed. Possible reasons for the differences in overbite and intermolar width measurements on digital and plaster models need to be determined (Dent. Med. Probl. 0, 48, 4, 59 54). Key words: orthodontic models, plaster casts, digital models.

2 50 I. Dunin-Wilczyńska, M. Rudzki, Ł. Sidorowicz są wykorzystywane w diagnostyce i ustalaniu planu leczenia ortodontycznego, śródleczniczo monitorują postęp leczenia oraz obrazują jego wynik. Mogą być także wykorzystywane w procesach sądowych jako dowód w sprawach o błąd w sztuce, a nawet, oprócz dokumentacji radiologicznej, do identyfikacji zwłok. W Polsce przepisy obligują (Ministerstwo Zdrowia Dz. U. Nr 88 poz. 966 z dnia 0 sierpnia 00 r.) przechowywać modele przez 0 lat. W 999 r. firma OrtoAD (adent, arlstadt, NL) opatentowała i wprowadziła na rynek technikę wykonywania modeli cyfrowych. W związku z rozwojem technologii cyfrowej stosowane od ponad 00 lat modele gipsowe w najbliższym czasie zostaną zastąpione modelami wirtualnymi. Wśród zalet modeli cyfrowych można wymienić: łatwość dostępu i archiwizacji, możliwość dokonania pomiarów diagnostycznych, analiz oraz przeprowadzenia zestawienia diagnostycznego, a także prowadzenie konsultacji ze specjalistami na całym świecie. Dziś, dzięki rozwojowi technicznemu, można zastąpić standardowe modele gipsowe modelami wirtualnymi cyfrowymi, które powstają w specjalnych laboratoriach z przysłanych przez lekarzy wycisków. Modele wirtualne przechowuje się i ocenia z wykorzystaniem komputera. Przy dzisiejszym stopniu rozwoju technik komputerowych jest to najtańsze i najprostsze rozwiązanie. Mullen et al. [] donosi, że pomiary na modelach cyfrowych wykonuje się szybciej. Modele wirtualne można bez kosztów powielać i przechowywać dla bezpieczeństwa kopie zapasowe w różnych miejscach. Na przykład firma Ortolab (zęstochowa, Polska) oferuje archiwizację modeli cyfrowych na swoich serwerach bez ograniczeń czasowych, a koszt usługi zawiera się w cenie modelu. Pomiary na modelach cyfrowych to mierzenie trójwymiarowej symulacji na płaskim obrazie monitora. Nowa technika stawia przed ortodontami wiele pytań. Pojawiają się obawy, czy pomiary i analizy wykonywane na modelach wirtualnych mogą w pełni zastąpić tradycyjne wykonywane na modelach gipsowych, i czy będą mogły być przedstawiane jako dowód w sądzie. elem pracy było porównanie wyników uzyskanych niezależnie przez trzech badaczy w dwóch powtórzeniach oraz ocena zgodności pomiarów wykonanych na modelach gipsowych i cyfrowych. Materiał i metody Materiał do badań stanowiło 6 modeli. Kryteria doboru pacjentów były następujące: stabilna okluzja, uzębienie stałe, pełne uzębienie w odcinku od kła do kła, brak założonych aparatów stałych. Wyciski pobrano masą alginatową (Kromopan). W dniu pobrania wyciski zostały zabezpieczne wilgotną ligniną, umieszczone w szczelnie zamkniętym woreczku foliowym i opakowane w dostarczone przez Ortolab kartonowe pudełko z folią pęcherzykową oraz wysłane do laboratorium, gdzie wykonywano z nich modele gipsowe i cyfrowe. Niezależnie od siebie trzech przeszkolonych badaczy dokonywało pomiarów modeli gipsowych i odpowiadających im modeli cyfrowych. Pomiarów na modelach gipsowych dokonano za pomocą ortodontycznej suwmiarki firmy Dentaurum z dokładnością pomiaru do 0, mm. Modele cyfrowe mierzono w dostarczonym przez Ortolab programie ODM. Na każdym modelu wykonano serię 4 pomiarów: nagryzu pionowego (OB), nagryzu poziomego (OJ), szerokości podniebienia (IMW) oraz wskaźnika Boltona (Bolton) w odcinku przednim. Nagryz poziomy i pionowy mierzono metodą przedstawioną przez Komorowską [], a szerokość podniebienia metodą opisaną przez Howe et al. [] (odległość między punktami przecięcia się bruzd podniebiennych pierwszych trzonowców z brzegami dziąsłowymi). Pomiary wykonano dwukrotnie w -tygodniowych odstępach czasu (T, T). W ten sposób trzech badaczy wykonało 48 serii pomiarów modeli gipsowych (8 modeli badaczy powtórzenia) i 48 serii pomiarów modeli cyfrowych. Otrzymane wyniki poddano analizie statystycznej. Wartości analizowanych parametrów mierzonych w skali ilorazowej scharakteryzowano za pomocą wartości średniej i odchylenia standardowego. Do porównania wyników pomiarów każdej z 4 kategorii uzyskanych przez badających użyto jednoczynnikowej analizy wariancji (ANOVA), po uprzednim sprawdzeniu normalności rozkładu z użyciem testu W Shapiro-Wilka i jednorodności wariancji z wykorzystaniem testu Levene a. Do oceny różnic między pomiarami na modelach gipsowych i cyfrowych oraz z pomiaru T i T użyto testu t- Studenta dla zmiennych zależnych. W pracy przyjęto 5% ryzyko błędu, zatem dla p < 0,05 różnice uznano za istotne statystycznie. Wyniki W pierwszej kolejności dokonano porównania badaczy. Porównanie wyników pomiarów nagryzu pionowego, poziomego, szerokości podniebienia oraz wskaźnika Boltona na modelach gipsowych i cyfrowych wykonanych przez niezależnych badaczy wykazało, że nie było istotnych statystycznie różnic między nimi. Dane zawarto w tabeli.

3 ipsowe a wirtualne modele ortodontyczne 5 Tabela. Porównanie dokładności pomiarów poszczególnych badaczy Table. Result accuracy comparison of individual examiners measurements Pomiary nagryzu pionowego OB (Overbite measurement) T T T T badacz średnia SD P T 4,89 5,4 5,65 5, 5, 5,54 4, 4,6 4,99 4, 4,7 4,56,46,54,7,77,6,56,5,79,57,5,7,4 Pomiar szerokości podniebienia IMW (Intermolar width measurement) 0,9 0,975 T 0,97 T 0,955 T badacz średnia SD p 4,6 4,78 4, 4,9 4,59 4,4 5,06 4,8 4,98 4,97 4,94 5,00,5,9,8,75,75,5,49,59,9,5,46 0,9 0,96 0,98 0,998 Pomiary nagryzu poziomego OJ (Overjet measurement) T T T T badacz średnia SD P T,55,5,9,65,4,8,88 4,4 4,08,89 4,8,66,4,8,8,49,,8,5,,5,49,4,4 Pomiar wskaźnika Boltona Bolton (Bolton ratio measurement) 0,86 0,65 T 0,95 T 0,69 T badacz średnia SD p 78,9 76,8 77,49 79,60 78,6 79,99 76,7 78,4 77,8 76,97 79,59 79,8 5,4,57 5,4,5,5 4,46 4,,9,9 4,46,84,89 0,679 0,67 0,594 0,68 Badaniem sprawdzano także wpływ czynnika czasu na powtarzalność wyników. Zestawienie wyników pomiarów w czasie T i T pozwoliło na stwierdzenie, że badacze nie różnili się w sposób istotny statystycznie między sobą, dokonując pomiaru zarówno za pierwszym (T), jak i za drugim razem (T). Oznacza to, że otrzymane wyniki były powtarzalne, a odstęp czasu nie wpływał na precyzję pomiarów (tabela ). Po stwierdzeniu braku istotnych różnic między badaczami i braku różnic w czasie postanowiono porównać wyniki pomiarów modeli gipsowych z cyfrowymi bez podziału na poszczególnych badaczy. W tabeli zestawiono średnie pomiary trzech badaczy wykonane na modelach gipsowych w porównaniu z odpowiadającymi im pomiarami na modelach cyfrowych. Pomiary nagryzu poziomego i wskaźnika Boltona w odcinku przednim różniły się między sobą, ale nie były to różnice istotne statystycznie (przy p < 0,05) zarówno w czasie T, jak i T. Istotne statystycznie różnice zaobserwowano natomiast w ocenie nagryzu pionowego i szerokości podniebienia podobnie w pierwszym, jak i drugim pomiarze. Na uwagę zasługuje fakt, że pomiary nagryzu pionowego na modelach cyfrowych były mniejsze w porównaniu z pomiarami na modelach gipsowych. Różnice zawierały się w przedziałach: 0,56 0,7 mm w czasie T oraz 0,58 0,98 mm w czasie T (tabela 4). Inaczej kształtowały się pomiary szerokości podniebienia, które były większe na modelach cyfrowych w porównaniu z modelami gipsowymi. Różnice zawierały się w przedziałach: 0,45 0,77 mm w czasie T oraz 0,5 0,77 mm w czasie T (tabela 5). Wyjaśnienie przyczyny tych różnic wymaga dalszych badań.

4 5 I. Dunin-Wilczyńska, M. Rudzki, Ł. Sidorowicz Tabela. Porównanie wyników pomiarów wykonanych w czasie T i T na modelach gipsowych i cyfrowych Table. Result comparison of measurements taken at T and T on plaster casts and digital models T Średnia SD p T Średnia SD p OB T T 5,9 5,,4,49 0,74 OB T T 4,65 4,49,47,0 0,80 OJ T T,66,5,6,47 0,6 OJ T T 4,04,98,66,66 0,68 IMW T T 4,5 4,40,57,4 0,00 IMW T T 4,95 4,97,4,0 0,89 Bolton T T 77,74 79, 4,76,68 0,060 Bolton T T 77,65 78,64,,54 0,088 Tabela. Porównanie pomiarów wykonanych na modelach gipsowych () i cyfrowych () w dwóch powtórzeniach Table. Result comparison of measurements taken on plaster casts () and digital models () repeated twice Pierwszy pomiar T (First measurement) Drugi pomiar T (Second measurement) Model Średnia SD P Model Średnia SD p OB 5,9 4,65,4,47 0,0000* OB 5, 4,49,49,0 0,00000* OJ,66 4,04,6,66 0,80 OJ,5,98,47,66 0,06 IMW 4,5 4,95,57,4 0,0* IMW 4,40 4,97,4,8 0,00059* Bolton 77,74 77,65 4,76, 0,99 Bolton 79, 78,64,68,54 0,5 * P < 0,05. Tabela 4. Różnice w pomiarach nagryzu pionowego (OB) u poszczególnych badaczy Table 4. Differences in measurements of overbite (OB) between the individual examiners Badacz (Examiner) T ipsowy Średnia ± Odch. std yfrowy - T ipsowy yfrowy - 4,89 ±,46 5,4 ±,54 5,65 ±,7 4, ±,50 4,6 ±,79 4,99 ±,57 0,56 0,7 0,66 5, ±,77 5,0 ±,60 5,54 ±,56 4, ±,5 4,7 ±,7 4,56 ±,4 0,9 0,58 0,98 Omówienie Modele wirtualne mają krótką historię, ale budzą zainteresowanie badaczy. Od 999 r. powstało wiele prac porównujących klasyczne modele gipsowe i ich cyfrowe (wirtualne) odpowiedniki. Niektóre prace odnoszą się do nowatorskich metod digitalizacji modeli, np. metodą fotostereometrii [4]. Pierwsze wyniki były obiecujące nie stwierdzono istotnych różnic w porównywanych metodach [5], choć pierwsze techniki uzyskiwania były na tyle trudne, czasochłonne i kosztowne, że nie przyjęły się w codziennej praktyce. Stevens et al. [6] w 006 oceniali wiarygodność i powtarzalność pomiarów na modelach gipsowych i cyfrowych (eodigm, hanhassen, Minn) przez porównanie indeksu PAR i wskaźnika Boltona. Stwierdzili, że nie ma różnic w wielko-

5 ipsowe a wirtualne modele ortodontyczne 5 Tabela 5. Różnice w pomiarach szerokości podniebienia (IMW) u poszczególnych badaczy Table 5. Differences in measurements of intermolar width (IMW) between the individual examiners Badacz (Examiner) T ipsowy Średnia ± Odch. std 4,6 ±,5 4,78 ±,9 4, ±,8 yfrowy - T ipsowy 4,9 ±,00 4,59 ±,75 4,4 ±,75 yfrowy 4,97 ±,9 4,94 ±,5 5,0 ±,46-5,06 ±,5 4,8 ±,49 4,98 ±,59 0,45 0,04 0,77 0,9 0,5 0,77 ści wskaźnika Boltona (a więc i pomiarów, które się na niego składają) uzyskanego obiema metodami, co pozostaje w zgodności z wynikami niniejszej pracy. Podobne wyniki podają Mullen et al. []. ałkowitą zgodność pomiarów na modelach cyfrowych i gipsowych stwierdzili Zilberman et al. [7], którzy porównywali wielkość poszczególnych zębów, szerokość międzykłową i międzytrzonowcową. Ocenę powtarzalności pomiarów m.in. szerokości międzytrzonowcowej i nagryzu pionowego dokonali też Bootvong et al. [8], u których pomiary cyfrowe odpowiadały gipsowym. Pozostaje to w sprzeczności z prezentowanymi wynikami badań. W niniejszej pracy zarówno w. jak i w. pomiarze szerokość podniebienia mierzona na modelach gipsowych nie odpowiadała tej mierzonej na modelach cyfrowych. Rozbieżność prezentowanych wyników dotyczyła również pomiaru nagryzu pionowego, a różnica była powtarzalna. Podobne wyniki otrzymali Santoro et al. [9] i Quimby et al. [0]. Quimby w przeciwieństwie do prezentowanych wyników badań własnych, w których wykazano zgodność pomiarów nagryzu poziomego, opisuje istotne różnice w tych pomiarach, dodaje jednak, że różnica mm klinicznie ma małe znaczenie, z czym można dyskutować. Wyniki autorów potwierdza natomiast doniesienie Asquith et al. [], którzy nie znaleźli różnic w pomiarach nagryzu poziomego. Wnioski Wykazano powtarzalność i zgodność wyników pomiarów wykonanych niezależnie przez badaczy. Zaobserwowano istotne statystycznie różnice w pomiarach nagryzu pionowego i szerokości podniebienia uzyskanych na modelach gipsowych w porównaniu z cyfrowymi. Należy zastanowić się nad przyczyną różnic w pomiarach nagryzu pionowego i szerokości podniabienia na modelach gipsowych i wirtualnych. Piśmiennictwo [] Mullen S.R., Martin.A., Ngan P., ladwin M.: Accuracy of space analysis with emodels and plaster models. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 007,, [] Komorowska A.: Diagnostyka ortodontyczna. Skrypt dla studentów Oddziału Stomatologii Wydziału Lekarskiego. zęść I. AM, Lublin 98. [] Howe R.P., McNamara J.A. Jr, O onnor K.A.: An examination of dental crowding and its relationship to tooth size and arch dimension. Am. J. Orthod. 98, 8, 6 7. [4] Ayoub A.F., Wray D., Moos K.F., Jin J., Niblett T.B., Urquhart., Mowforth P., Siebert P.: A three-dimensional imaging system for archiving dental study casts: a preliminary report. Int. J. Adult Orthodon. Orthognath. Surg. 997,, [5] Bell A., Ayoub A.F., Siebert P.: Assessment of the accuracy of a three-dimensional imaging system for archiving dental study models. J. Orthod. 00, 0, 9. [6] Stevens D.R., Flores-Mir., Nebbe B., Raboud D.W., Heo., Major P.W.: Validity, reliability, and reproducibility of plaster vs digital study models: comparison of peer assessment rating and Bolton analysis and their constituent measurements. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 006, 9, [7] Zilberman O., Huggare J.A., Parikakis K.A.: Evaluation of the validity of tooth size and arch width measurements using conventional and three-dimensional virtual orthodontic models. Angle Orthod. 00, 7, [8] Bootvong K., Liu Z., Mcrath., Hägg U., Wong R.W., Bendeus M., Yeung S.: Virtual model analysis as an alternative approach to plaster model analysis: reliability and validity. Eur. J. Orthod. 00,, [9] Santoro M., alkin S., Teredesai M., Nicolay O.F., angialosi T.J.: omparison of measurements made on digital and plaster models. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 00, 4, [0] Quimby M.L., Vig K.W., Rashid R.., Firestone A.R.: The accuracy and reliability of measurements made on computer-based digital models. Angle Orthod. 004, 74, [] Asquith J., illgrass T., Mossey P.: Three-dimensional imaging of orthodontic models: a pilot study. Eur. J. Orthod. 007, 9, 57 5.

6 54 I. Dunin-Wilczyńska, M. Rudzki, Ł. Sidorowicz Adres do korespondencji: Izabella Dunin-Wilczyńska Katedra i Zakład Ortopedii Szczękowej UM ul. Karmelicka Lublin tel.: izabella.dw@am.lublin.pl Praca wpłynęła do Redakcji: r. Po recenzji:.09.0 r. Zaakceptowano do druku: r. Received: Revised:.09.0 Accepted: 8.0.0