Внутриротовое цифровое сканирование становится все более актуальным [1]. Число производителей интраоральных сканеров неуклонно растет [2]. Причина этого - многочисленные преимущества данной методики получения оттиска. Одно из ее главных достоинств - обеспечение быстроты и эффективности лечения ортопедических пациентов. Возможность бесконечного пополнения и обновления данных о пациенте с минимальными затратами в случае неудовлетворительного качества полученной цифровой модели также является одной из положительных особенностей метода. Что касается передачи полученных цифровых данных, то существует возможность их надежного и быстрого отправления через сеть Интернет, не выходя из стоматологического кабинета непосредственно в лабораторию [3]. Помимо всего сказанного, этот метод удобнее для пациентов, чем традиционная методика получения оттиска [4].

В зависимости от поставленных задач при внутриротовом сканировании врач получает оптическое отображение поверхности зубов, либо конкретного участка зубной дуги, либо полной зубной дуги. Неотъемлемая часть процесса внутриротового сканирования - цифровое отображение поверхности зубов-антагонистов. В CAD/CAM виртуальные модели являются основой для последующего дизайна и фрезерования будущей реставрации, и их можно превратить в физические, чтобы в дальнейшем припасовать готовую реставрацию. Таким образом, больше нет необходимости отливать гипсовую модель и отдельно сканировать ее на лабораторном сканере, как в случае с традиционным методом получения оттиска [5].

Современные методы сканирования для получения внутриротовых цифровых оттисков основаны на технике оптического измерения видимым светом. К примеру, система CEREC AC Bluecam («Sirona Dental System GmbH», Германия) использует метод активной триангуляции с проекцией света в виде полос, система True Definition (3M ESPE, США) работает по принципу активного отбора проб фронтальных волн с проекцией структурированного света, а система Trios («3Shape A/S», Дания) - по принципу конфокальной микроскопии [6].

По некоторым данным [7], в ближайшем будущем методика внутриротового получения оттиска путем сканирования вытеснит традиционный метод, при котором используются оттискные материалы. Положительные особенности применения интраоральных сканеров в клинической практике указаны выше. Но возникает вопрос о точности получаемого цифрового оттиска, которая определяется прецизионностью и истинностью [8]. Прецизионность показывает, насколько близки друг к другу результаты повторных измерений. Определить прецизионность относительно просто - сравнивают несколько одинаковых оттисков [9-11].

Истинность определяет, в какой степени результаты измерений отклоняются от истинных размеров объекта. На сегодня известно 2 способа определения истинности. Первый - измерение линейного расстояния [12, 13]. Сравнивают расстояние между заранее отмеченными точками на эталонной модели с расстоянием между такими же точками на исследуемой модели. Однако, поскольку учитывается лишь небольшое число точек, трехмерные отклонения в местах скоса или заворота трудно определить.

Второй способ измерения истинности - наложение отсканированных поверхностей друг на друга. Отклонения определяются сразу по всей поверхности [14, 15]. Чтобы выделить конкретную зону сравнения, при сопоставлении цифровых моделей на эталонную модель могут быть нанесены точки сравнения, которые будут проецироваться на отсканированную поверхность и отображать отклонения между моделями в заданном участке.

Измерить истинный размер объекта достаточно проблематично. Требуется очень точный сканер для создания эталонной модели. Мы использовали в качестве эталонного сканер ATOS Core (GOM mbH) (рис. 1,), модель 45 SN:131173 (для сканирования культи зуба) и модель 135 SN:131171 (для сканирования полной зубной дуги), точность которого составляет 5 мкм для одиночного зуба и 10 мкм для зубной дуги [16].

Цель нашей работы - сравнение истинности и прецизионности цифровых моделей культи зуба и полной зубной дуги, полученных на разных интраоральных и лабораторных сканерах.

На исследуемой фантомной модели верхней челюсти был отпрепарирован зуб 1.6 под металлокерамическую коронку. Глубина препарирования составила 1,2 мм, конусность - 11°, уступ формировали под углом 145°, уровень уступа располагали на 0,5 мм ниже уровня десны (рис. 2,). Отпрепарированный зуб был отсканирован на приборе ATOS Core («GOM mbH», Германия), модель 45 SN:131173, и полученные данные были приняты за эталонное значение, А (рис. 3). На приборе ATOS Core («GOM mbH», Германия), модель 135 SN:131171, сканировали также зубную дугу пластмассовой фантомной модели и обозначили как эталонные данные А1 (рис. 4). Для измерения истинности использован метод наложения, реализуемый в компьютерной программе Geomagic Verify 3D Systems. В целях сопоставления, для выделения конкретных зон, виртуально наносили точки сравнения. На эталоне, А в программе Geomagic Verify отметили 16 точек сравнения по всей поверхности отсканированной культи зуба: 4 точки на основании культи, 4 - на осевых стенках, 4 - на боковых гранях, 4 - на вершине (рис. 5,). На эталоне А1 было отмечено 14 точек сравнения на поверхностях зубов в дистальных и фронтальной областях зубной дуги (рис. 6,). После этого сканировали участок с отпрепарированным зубом и отдельно - полную зубную дугу на интраоральных сканерах. Результаты сканирования культи зуба, полученные с помощью сканера 3D Progress (MHT S.P.A., Италия, «MHT Optic Research AG», Швейцария), мы обозначали как группу Б, а полной зубной дуги - как группу Б1, полученные с помощью сканера True Definition (3M ESPE, США) - соответственно как группы В и В1, с помощью сканера Trios («3Shape A/S», Дания) - как Г и Г1, с помощью сканера CEREC AC Bluecam - как Д и Д1, сканера CEREC Omnicam («Sirona Dental System GmbH», Германия) - как Е и Е1, сканера Planscan («Planmeca», Финляндия) - как Ж и Ж1 (рис. 7,). Далее мы выполнили сканирование отдельно культи зуба и полной дуги на лабораторных сканерах. Результаты сканирования культи зуба, полученные с помощью сканера s600 ARTI («Zirkonzahn GmbH», Италия), мы обозначали как группу З, а полной зубной дуги - как группу З1, с помощью сканера Imetric Iscan D104 (Швейцария) - соответственно как группу И и И1, сканера D900 («3Shape A/S», Дания) - как К и К1, сканера Zfx Evolution («Zfx GmbH», Германия) - как Л и Л1 (рис. 8,). В каждой группе было проведено по 10 сканирований.

Каждая из 3D-моделей культи зуба исследуемых групп (Б-Л) виртуально накладывалась на эталонную модель А, а 3D-модели полной зубной дуги из групп (Б1-Л1) - на эталонную модель А1. В каждом случае - n=10 [17]. Производился расчет отклонений между каждой точкой на исходной и наложенной моделях, а также полного отклонения по всей поверхности между этими моделями.

3D-модели внутри группы с помощью 3D-сопоставления накладывались друг на друга в компьютерной программе Geomagic Verify (в каждой группе - n=45) 18. Определяли отклонения между цифровыми моделями. Статистические данные рассчитывали в программе Еxcel («Microsoft», США).

Истинность цифрового оттиска участка с отпрепарированным зубом (расчет по выставленным точкам сравнения), полученного системой True Definition, составила 15,0±2,85 мкм, а прецизионность - 19,9±2,77 мкм, системой Trios - соответственно 17,1±1,44 и 25,8±2,49 мкм, системой CEREC AC Bluecam - 22,3±5,58 и 36,4±2,78 мкм, системой CEREC Omnicam - 25,0±1,06 и 37,6±3,29 мкм, системой 3D Progress - 26,4±5,75 и 76,9±11,04 мкм, системой Planscan - 54,6±11,58 и 74,3±6,58 мкм. Для лабораторных сканеров истинность цифрового оттиска культи зуба, полученного с помощью сканера Imetric Iscan D104, составила 10,2±0,87 мкм, а прецизионность - 11,7±4,39 мкм, с помощью сканера Zfx Evolution - соответственно 12,8±0,83 и 8,4±0,49 мкм, сканера Zirkonzahn s600 ARTI - 15,1±1,36 и 13,4±6,74 мкм, сканера 3Shape D 900 - 19,9±0,53 и 10,4±0,93 мкм (рис. 9,). Истинность цифрового оттиска участка с отпрепарированным зубом (отклонения по всей накладываемой поверхности), полученного системой True Definition, составила 26,5±1,31 мкм, а прецизионность - 19,9±2,77 мкм, системой Trios - соответственно 31,4±0,60 и 25,8±2,49 мкм, системой CEREC AC Bluecam - 45,0±1,54 и 36,4±2,78 мкм, системой CEREC Omnicam - 49,9±1,72 и 37,6±3,29 мкм, системой 3D Progress - 48,8±4,16 и 76,9±11,04 мкм, системой Planscan - 55,7±5,21 и 74,3±6,58 мкм. Для лабораторных сканеров истинность цифрового оттиска культи зуба, полученного с помощью сканера Imetric Iscan D104, составила 21,5±0,43 мкм, а прецизионность - 11,7±4,39 мкм, сканера Zfx Evolution - соответственно 18,0±0,48 и 8,4±0,49 мкм, сканера Zirkonzahn s600 ARTI - 20,3±0,25 и 13,4±6,74 мкм, сканера 3Shape D 900 - 36,0±0,90 и 10,4±0,93 мкм (рис. 10,). Истинность цифрового оттиска полной зубной дуги (расчет по выставленным точкам сравнения), полученного системой True Definition, составила 45,0±19,11 мкм, а прецизионность - 40,1±11,4 мкм, системой Trios - соответственно 58,8±27,36 и 69,9±18,95 мкм, системой CEREC AC Bluecam - 20,3±4,13 и 46,6±3,44 мкм, системой CEREC Omnicam - 78,5±27,03 и 76,2±13,36 мкм, системой 3D Progress - 213,5±47,44 и 102,2±8,06 мкм, системой Planscan - 205,2±21,73 и 93,9±15,32 мкм. Для лабораторных сканеров истинность цифрового оттиска полной дуги, полученного с помощью сканера Imetric Iscan D104, составила 65,3±5,36 мкм, а прецизионность - 31,2±5,58 мкм, с помощью сканера Zfx Evolution - соответственно 66,4±2,80 и 24,8±3,98 мкм, сканера Zirkonzahn s600 ARTI - 65,9±1,33 и 20,7±4,34 мкм, сканера 3Shape D 900 - 63,6±0,83 и 17,8±0,62 мкм (рис. 11,). Истинность цифрового оттиска полной зубной дуги (отклонения по всей поверхности), полученного системой 3D Progress, составила 98,0±5,70 мкм, системой True Definition - 47,1±9,61 мкм, системой Trios - 59,6±18,77 мкм, системой Omnicam - 77,8±8,79 мкм, системой Planscan - 107,9±1,58 мкм, системой Bluecam - 46,8±1,22 мкм, системой Imetric - 36,4±1,62 мкм, системой Zfx Evolution - 29,5±0,58 мкм, системой S600 ARTI - 35,0±1,04 мкм, системой 3Shape D900 - 32,7±0,29 мкм (рис. 12,). Показатели истинности и прецизионности внутри каждой исследуемой группы были статистически достоверны с вероятностью p<0,05.

На рис. 13, приведен пример наложения данных сканирования на эталон. Зоны синего цвета отражают отрицательные отклонения, т. е. данные сканирования в этом месте не достигали эталонных, зоны красного цвета - положительные отклонения; наложенные данные выходят за пределы эталонных. Зеленые зоны указывают места, где отклонения отсутствовали. Цветовая шкала выставлена в пределах ±150 мкм.

На рис. 14, представлен пример наложения полной зубной дуги на эталон. Мы можем наблюдать диагонально расположенные зоны с протяженными положительными и отрицательными отклонениями. Это свидетельствует о том, что зубная дуга одновременно скручена и искажена по высоте. Размер и выраженность этих деформаций строго варьируется в каждой исследуемой группе.

Достаточно трудно сопоставить результаты нашего исследования с данными других авторов, так как для оценки и сопоставления цифровых моделей использованы разные методы. Так, M. Brosky и соавт. использовали метод, в котором различия между 2 моделями выражались графически и затем вычислялась область под кривыми отклонений [19]. Полученные ими отклонения между эталонной моделью и моделями, полученными традиционным методом с помощью поливинилсилоксана, составили от 27 до 297 мкм. R. Luthardt и соавт. выявили, что истинность цифрового оттиска сканера Cerec составляет 28 мкм, а традиционного оттиска - 18 мкм в условиях получения оттисков групп зубов [20]. H. Rudolph и соавт. заявили, что истинность цифрового оттиска сканера Cerec составляет 25 мкм для одиночного зуба [14]. A. Persson и соавт. измеряли отклонения между оттисками моделей одиночного зуба и эталонной моделью с помощью контактного сканера (фирма-производитель контактного сканера в статье не указан). Их результаты - от 0,5 до 4,5 мкм в зависимости от формы коронки зуба [21]. Эти значения не противоречат данным, полученным нами, поскольку за эталонные сканеры были приняты разные приборы.

Точность цифрового оттиска может быть определена также путем оценки точности прилегания готовой реставрации [22, 23]. Так, в статье А.Н. Ряховского, А.А. Карапетяна, Г.С. Авакова описано измерение краевого зазора каркасов, изготовленных различными CAD/CAM-системами. Средние полученные авторами результаты - от 24 до 102 мкм в зависимости от использованной системы сканирования и вида ортопедической конструкции, для которой был изготовлен каркас [24]. Однако эти результаты зависят от всего процесса изготовления реставрации в целом, невозможно отдельно оценить влияние метода получения оттиска.

Замысел заменить традиционный оттиск цифровым внутриротовым сканированием вполне реализуем, если будет обеспечена высокая точность результатов. В исследованиях, выполненных in vitro, не учитываются факторы, которые могут повлиять на точность цифровых моделей при сканировании в полости рта. Это могут быть блики эмали зубов, попадание слюны в поле сканирования, ограниченность пространства для сканирования мягкими тканями полости рта, движения пациента и человеческий фактор. Поэтому необходимы исследования in vivo.

Полученные нами сведения демонстрируют техническую возможность выполнения заданных требований с помощью существующих методов. Интраоральные сканеры достаточно точны для применения их в клинической практике. Истинность цифровых оттисков полной зубной дуги, полученных с помощью некоторых интраоральных сканеров, близки к значениям истинности, полученных с помощью лабораторных сканеров, что открывает новые возможности применения интраоральных сканеров в стоматологической практике.