Accuracy of three-dimensional movement tracking of digital dental models with optical scanner and target tracking system

Abstract

본 연구는 광학스캐너와 전치부 순면에 부착된 타겟을 이용하여 상,하악 악궁운동의 추적 정확도를 평가하고 추적의 최적조건을 찾기 위한 in vitro 연구이다. 본 연구의 귀무가설은, 1. 타겟의 종류나 크기, 배열방식에 따른 추적안정성의 차이는 없다, 2. 왁스를 사용한 전통적인 누적경로 기록방식과 디지털로 누적경로를 기록하는 방식, 그리고 디지털 데이터에 존재하는 메쉬의 빈공간을 메우는 과정으로 생성된 데이터들 사이에 정확도의 차이가 없다 이다. 본 연구에서는 악궁운동의 추적을 위하여 구조광 3차원 스캐너와 전치부 치아에 부착된 타겟 재료가 사용되었다. 3종류의 타겟과 3가지 방식의 타겟 배열에 따라 총 9개의 그룹이 구성되었다. 구강 외 템플릿을 사용하여 타겟의 배열을 최대한 넓게 배열해 주어 얻은 추적안정성 데이터를 컨트롤 그룹 데이터로 하였다. 왁스를 사용하는 전통적 방식 누적경로 데이터를 얻었으며, 구조광 3차원 스캐너와 타겟 트래킹 시스템을 이용한 디지털 방식의 전악 누적경로 데이터를 취득하였다. RMS값과 +AVG, -AVG값 및 공차 데이터를 역설계소프트웨어를 사용하여 계산하였다. 상악전치부 타겟 부위에서의 추적안정성은 3mm 직경의 도넛형태 타겟이 가장 높게 나타났다. 그 중에서도 Type III 배열이 가장 높은 안정성을 보였으며, 7.1um 정도의 안정성을 보여 7.4um 값을 나타낸 대조군과 유의한 차이를 보이지 않았다. 하악전치부 타겟 부위 및 상악, 하악 구치부의 추적포인트에서도 3mm 도넛타겟-Type III 배열의 조합이 가장 안정적 이었고, 대조군과 비교하여 유사한 결과를 나타내었다. 전통적 방식의 누적경로데이터는 170.3um 의 높은 RMS값을 보였다. 50um 이하로 설정한 공차의 경우에서도 34.9% 정도만이 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 디지털로 취득한 누적경로 데이터에서는 42.4um 정도의 RMS값을 얻었다. 메쉬의 빈공간을 데이터 처리를 통해 1회 채워준 경우에는 42.0um의 값을 나타냈으며, 해당 과정을 1회 더 시행한 경우에서는 41.8um 정도의 RMS값을 나타내었다. 본 연구의 결과를 기초로 하여, 3mm 직경의 도넛 타겟이 가장 추적안정성이 높음을 확인하였으며, 타겟을 견치까지 배열한 Type III 배열에서 가장 추적안정성이 높은 것을 확인하였다. 또한, 전통적인 누적경로 취득 방식에 비하여, 광학스캐너와 타깃래킹시스템을 활용한 디지털 방식의 누적경로 취득 방식이 더욱 재현성이 높음을 알 수 있었다. 1초에 50프레임의 데이터를 취득하는 경우에는 알고리즘을 통하여 메쉬의 빈공간을 채우는 처리작업이 없어도 운동궤적을 안정적으로 취득할 수 있음을 알 수 있었다.