Evaluation of the Accuracy of 3D Scan Data of Complete Dentures Obtained with Intraoral Scanners

Abstract

구강 스캐너의 성능이 크게 향상되었음에도 불구하고, 이를 이용하여 총의치 내외면의 3D 스캔 데이터의 정확도를 분석한 연구는 드물다. 이에 본 연구는 다양한 구강 스캐너를 이용하여 획득한 총의치 3D 스캔 데이터의 정확도를 비교 분석하는 것을 목적으로 하였다. 연구는 세 가지 유형의 총의치(상악 레진상 총의치, 상악 금속상 총의치, 하악 레진상 총의치)를 대상으로 수행되었으며, 열중합형 의치상용 레진을 사용하여 총의치를 제작하였다. 각 총의치에는 3D 스캔 데이터 정렬을 위한 기준점으로 3개의 마커를 부착하였다. 참조 3D 스캔 데이터는 산업용 스캐너를 사용하여 총의치 내외면을 스캐닝 스프레이(scanning spray) 없이 획득하였다. 이후, 각 총의치의 내외면을 TRIOS 5 (T군), i900 (I군), Primescan (P군)의 세 가지 최신 구강 스캐너를 이용하여 스캐너당 10회씩 스캔하여 데이터를 획득하였다. 단, 상악 금속상 총의치의 경우 금속 반사를 최소화하기 위해 스캐닝 스프레이를 적용하였다. 구강 스캐너로 획득한 3D 스캔 데이터를 세 점을 이용한 최적화 정렬(best-fit alignment)법을 사용을 사용하여 참조 데이터와 정렬하였다. 정확도(accuracy) 평가는 ISO 5725-1:2023 가이드라인에 따라 수행되었다. 진실도(trueness)는 평균 절대 편차(mean absolute deviation, mAD)와 제곱근 평균 편차(root mean square, RMS)로, 정밀도(precision)는 평균 절대 편차(mAD)의 표준 편차(SDmAD)와 원 편차(original deviation)의 표준 편차(SDmOD)로 평가하였다. 진실도를 평가하기 위하여 Kruskal-Wallis 검정을, 정밀도를 평가하기 위하여 Levene’s 검정을 이용하였으며, 유의 수준(α)은 0.05로 설정하였다. 상악 레진상 총의치에서는 T군이 다른 군보다 유의미하게 높은 진실도를 나타냈다. 상악 금속상 총의치의 경우, mAD 분석에서는 유의한 차이가 없었으나 (p = 0.532), RMS 분석에서는 I군이 P군보다 유의미하게 높은 진실도를 보였다 (p = 0.002). 하악 레진상 총의치에서는 mAD 분석에서 유의한 차이가 없었으나 (p = 0.289), RMS 분석 결과에서는 T군의 진실도가 P군보다 유의미하게 우수했다 (p < 0.001). 정밀도 평가에서는 상악 레진상 총의치에서 T군이 I군보다 유의미하게 더 낮은 SDmAD 값을 나타냈다 (p < 0.001). 그러나 SDmOD에서는 군 간 유의한 차이가 없었다 (p = 0.055). 상악 금속상 총의치에서는 SDmAD (p = 0.496)와 SDmOD (p = 0.239) 모두에서 유의차가 관찰되지 않았다. 하악 레진상 총의치에서는 SDmAD 분석에서는 유의차가 없었으나 (p = 0.094), SDmOD 분석에서는 T군이 다른 군들에 비해 유의미하게 우수한 정밀도를 보였다 (p = 0.007 vs. I군; p = 0.005 vs. P군). 본 연구를 통해 구강 스캐너와 총의치 종류가 총의치 3D 스캔 데이터의 정확도에 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다. TRIOS 5는 모든 조건에서 다른 구강 스캐너에 비해 일관되게 우수하거나 동등한 수준의 진실도와 정밀도를 보여주며, 다양한 조건에서도 뛰어난 성능을 발휘하였다. 그러나, 평가된 모든 구강 스캐너가 임상적으로 허용 가능한 정확도 범위 내의 결과를 제공하였으므로, 세 가지 구강 스캐너 모두 총의치 3D 스캔 데이터를 획득하는 데 실질적으로 활용 가능할 것으로 판단된다.

This study compared the accuracy of 3D scan data of various complete dentures obtained with different intraoral scanners. Three types of dentures—a resin-based maxillary denture, a resin-based mandibular denture, and a metal-based maxillary denture—were fabricated using heat-cure denture base resin. Three markers were attached to each denture to serve as reference points for scan data alignment. Reference 3D scan data of each denture was obtained with an industrial scanner without scanning spray. Each denture was scanned 10 times with three intraoral scanners (TRIOS 5, Group T; i900, Group I; Primescan, Group P). For the metal-based complete denture, scanning spray was applied to minimize reflectivity. The scan data were aligned with the reference data using three-point and best-fit alignment methods. Accuracy was evaluated per ISO 5725-1:2023 guidelines, with trueness assessed by mean absolute deviation (mAD) and root mean square (RMS) and precision by the standard deviation of mAD (SDmAD) and the standard deviation of the original deviation (SDmOD). Statistical analyses included Kruskal-Wallis tests for trueness and Levene’s test for precision, with significance set at α = 0.05. For the resin-based maxillary denture, Group T showed significantly superior trueness compared to others. For the metal-based maxillary denture, the mAD analysis showed no significant differences (p = 0.532), but RMS analysis found Group I significantly better than Group P (p = 0.002). For the resin-based mandibular denture, no significant mAD differences were found (p = 0.289), but RMS analysis showed Group T outperformed Group P (p < 0.001). For precision, Group T showed significantly lower SDmAD for the resin-based maxillary denture than Group I (p < 0.001), with no differences in SDmOD (p = 0.055). For the metal-based maxillary denture, precision showed no significant differences in SDmAD (p = 0.496) or SDmOD (p = 0.239). For the resin-based mandibular denture, SDmAD showed no significant differences (p = 0.094), but SDmOD indicated Group T was significantly better (p = 0.007 vs. Group I; p = 0.005 vs. Group P). These findings indicate the choice of intraoral scanner and denture material may impact the 3D scan data accuracy of complete dentures. The TRIOS 5 scanner consistently demonstrated superior or equivalent accuracy across all conditions, including resin-based and metal-based dentures. All scanners delivered results within clinically acceptable limits, making them viable for clinical use.