اسکنر داخل دهانی دستگاهی متشکل از دوربین دستی، رایانه و نرم‌افزار است که با تاباندن نور و ثبت تصاویر، هندسه سه‌بعدی دندان‌ها و بافت‌ها را بهصورت مش مثلثی (معمولاً فایل STL) بازسازی میکند. فاصله تا سطح با تریانگولیشن، کانفوکال، AWS یا استریوفتوگرامتری تعیین می‌شود و دقت آن برای قالبهای کوتاه با قالب معمولی قابل مقایسه است.
- به گزارش Ender و همکاران (به نقل از Richert)، صحت اسکنرها در قالبهای جزئی ۲۰ تا ۴۸ و تکرارپذیری ۴ تا ۱۶ میکرومتر است.
- طبق ISO 5725، دقت از دو جزء صحت (trueness) و تکرارپذیری (precision) تشکیل می‌شود.
- مرور Mangano روی ۱۳۲ مطالعه: دقت برای رستوریشن‌های تا ۴ یا ۵ واحد کافی است، اما شواهد برای پروتزهای طویل کافی نیست.
- در مرور Joensahakij روی ۲۳ مطالعه تمامقوس ایمپلنتی، ۱۲ مطالعه دیجیتال را دقیق‌تر، ۶ معمولی را و ۵ مشابه یافتند.
- به گزارش Eggmann، هر ۲۱ اسکنر پرکاربرد رابط باز دارند و برخی با فلورسانس ۴۱۵ نانومتر یا نور مادون قرمز نزدیک، پوسیدگی را تشخیص می‌دهند.
این مقاله اصول فیزیکی و اپتیکی اسکنر داخل دهانی را برای متخصصان رادیولوژی و تصویربرداری دهان و فک مرور میکند؛ گروهی که امروز به‌طور فزاینده داده‌های سطحی اسکنر را با حجم CBCT ادغام میکنند. کاربرد این ادغام در برنامه‌ریزی ایمپلنت با CBCT و ساختار داده‌های تصویری در استاندارد DICOM بررسی شده است. محور علمی متن، مرورهای Richert و همکاران، Mangano و همکاران و Eggmann و Blatz است.
اسکنر داخل دهانی و ساخت مدل سه‌بعدی
طبق تعریف Richert و همکاران، این دستگاه یک وسیله پزشکی شامل دوربین دستی (سخت‌افزار)، رایانه و نرم‌افزار است که هدف آن ثبت دقیق هندسه سه‌بعدی یک جسم است. همه اسکنرها، صرف‌نظر از فناوری، نوری را می‌تابانند، آن را بهصورت تصاویر منفرد یا ویدئو ثبت میکنند و نرم‌افزار پس از شناسایی نقاط مورد نظر (POI)، تصاویر را به یک سطح پیوسته تبدیل میکند.
به نوشته Richert و همکاران، در تکنیک‌های فعال، یک نقطه نورانی یا الگویی از خطوط یا شبکه روی جسم تابانده می‌شود که به بافت و رنگ واقعی سطح وابستگی کمتری دارد. بازسازی سطح می‌تواند از مجموعه‌ای از تصاویر، یک ویدئو با چندین تصویر در ثانیه در جریان پیوسته داده، یا تحلیل موج انجام شود. خروجی نهایی معمولاً فایل STL (Standard Tessellation Language) است: توالی سطوح مثلثی که هر مثلث با سه نقطه و یک بردار نرمال تعریف می‌شود.
قالبهای فایل STL، OBJ و PLY
STL داده‌های اسکن را بهصورت مش مثلثهای تسلیتشده ذخیره میکند و رایجترین قالب است، اما رنگ و بافت را نگه نمی‌دارد. طبق مرور Eggmann و Blatz، قالبهای OBJ و PLY از وجوه چندضلعی، منحنی‌ها و وصله‌های آزاد استفاده میکنند و می‌توانند رنگ، شفافیت و بافت بافت‌های دندانی را نیز ثبت کنند که برای ارتباط با بیمار و انتخاب رنگ مفید است.
Mangano و همکاران هشدار می‌دهند که در سیستم‌های «بسته» یا اسکنرهایی که فقط قالب اختصاصی خروجی می‌دهند، ممکن است برای «باز کردن» فایل‌ها و استفاده از آن‌ها در هر نرم‌افزار CAD یا لابراتوار، هزینه سالانه یا ماهانه لازم باشد. Eggmann و Blatz در مقابل گزارش میکنند که گذار از سیستم‌های بسته به رابط‌های باز یک تحول عمده صنعت بوده و هر ۲۱ اسکنر پرکاربرد در یک نظرسنجی اخیر، رابط باز دارند.
اصول اپتیکی اسکنر داخل دهانی
Richert و همکاران چهار فناوری تعیین فاصله را توصیف میکنند: تریانگولیشن که محل نقطه را از دو زاویه دید محاسبه میکند؛ کانفوکال که فاصله را از ناحیه وضوح تصاویر در عمق‌های مختلف استنتاج میکند؛ AWS که با چرخش یک روزنه خارج از محور، عمق را از الگوی نقاط می‌سنجد؛ و استریوفتوگرامتری که مختصات را فقط با تحلیل الگوریتمی تصاویر برآورد میکند.
ویژگی‌های اصلی هر فناوری و پیامد بالینی آن، بر پایه مرور Richert و همکاران:
| فناوری | اصل فیزیکی | نکته بالینی و فنی |
|---|---|---|
| تریانگولیشن | محاسبه موقعیت نقطه با دانستن موقعیت و زاویه دو نقطه دید | دو نقطه دید با دو آشکارساز، یک آشکارساز و منشور، یا دو زمان متفاوت ایجاد می‌شود |
| کانفوکال | ثبت تصاویر فوکوس و خارج از فوکوس در عمق‌های انتخابی | وابسته به مهارت اپراتور (تاری حرکتی) و نیازمند اپتیک بزرگ |
| AWS (نمونه‌برداری فعال جبهه موج) | چرخش ماژول روزنه خارج از محور حول محور اپتیکی | عمق از الگوی ایجادشده توسط هر نقطه محاسبه می‌شود |
| استریوفتوگرامتری | برآورد x، y و z فقط با تحلیل الگوریتمی تصاویر | نور غیرفعال و نرم‌افزارمحور؛ دوربین کوچک‌تر و کار با آن ساده‌تر |
منبع: Richert و همکاران، Journal of Healthcare Engineering، ۲۰۱۷
اهمیت فناوری‌های نرم‌افزارمحور
Richert و همکاران نتیجه می‌گیرند که کاهش حجم سخت‌افزار، اهمیت فناوری‌های نرم‌افزارمحور را افزایش داده است. سیستم‌های کانفوکال به سخت‌افزار حجیم نیاز دارند و به دلایل ارگونومیک، راحتی بیمار و قیمت ساخت، جایگزین‌های نرم‌افزارمحور جست‌وجو می‌شوند؛ این نویسندگان قیمت ۲۰ تا ۲۵ هزار یورو برای سیستم‌های نرم‌افزارمحور در برابر ۳۵ تا ۴۰ هزار یورو برای سیستم‌های سخت‌افزارمحور را ذکر کرده‌اند.
پودرزنی و سطوح بازتابنده
مینای دندان و سطوح پولیششده بازتاب زیادی دارند و ممکن است با نوردهی بیش از حد، تطبیق نقاط مورد نظر را مختل کنند. طبق Richert و همکاران، درمانگر می‌تواند جهت دوربین را برای افزایش نور پخشی تغییر دهد؛ برخی سیستمها از فیلتر قطبنده استفاده میکنند و در برخی دیگر، پوشش پودری ۲۰ تا ۴۰ میکرومتری برای کاهش بازتاب لازم است که ضخامت آن ممکن است میان اپراتورها متفاوت باشد.
تعریف و سنجش دقت اسکنر داخل دهانی
طبق استاندارد ISO 5725 که Richert و همکاران به آن استناد میکنند، دقت از دو جزء تشکیل می‌شود: صحت (trueness)، یعنی نزدیکی میانگین تعداد زیادی نتیجه آزمون به مقدار واقعی یا مرجع؛ و تکرارپذیری (precision)، یعنی نزدیکی نتایج آزمون‌ها به یکدیگر. نمایش گرافیکی فایل در نرم‌افزار، به دلیل سایه‌زنی و الگوریتم‌های هموارسازی، درباره دقت گمراه‌کننده است.
به نقل Richert و همکاران از Ender و همکاران، میانگین صحت فناوری‌های مختلف اسکن در قالبهای جزئی ۲۰ تا ۴۸ میکرومتر و تکرارپذیری ۴ تا ۱۶ میکرومتر گزارش شده است. اما قالب‌گیری تمامقوس در شرایط in vivo با پدیده اعوجاج همراه گزارش شده، به‌ویژه در فناوری‌های تریانگولیشن، کانفوکال و AWS.
شاخص‌های کمّی دقت و عملکرد اسکنرهای داخل دهانی در مرورهای منتشرشده:
| شاخص | مقدار گزارش‌شده | منبع |
|---|---|---|
| صحت در قالب جزئی | ۲۰ تا ۴۸ میکرومتر | Ender و همکاران، به نقل Richert ۲۰۱۷ |
| تکرارپذیری در قالب جزئی | ۴ تا ۱۶ میکرومتر | Ender و همکاران، به نقل Richert ۲۰۱۷ |
| زمان اسکن تمامقوس | ۳ تا ۵ دقیقه (دستگاه‌های جدید کمتر از ۳ دقیقه) | Mangano ۲۰۱۷ |
| دامنه کاربرد مطمئن | رستوریشن تک‌دندان و پروتز ثابت تا ۴ یا ۵ واحد | Mangano ۲۰۱۷ |
| خطای تکرارپذیری پایش سایش در کلینیک | ۶۰ تا ۷۰ میکرومتر | Eggmann ۲۰۲۴ |
| هم‌ترازی با پروفیلومتری در آزمایشگاه | ±۱۵ میکرومتر | Eggmann ۲۰۲۴ |
منابع: Richert و همکاران، Mangano و همکاران و Eggmann و Blatz
عوامل مؤثر بر دقت اسکن
مرور سیستماتیک Abduo و Elseyoufi که از ۲۳۰۵ مطالعه اولیه به ۳۲ مطالعه رسید، نشان داد اسکنرها برای اهداف تشخیصی و اسکن کوتاه قابل‌اعتمادند، اما در اسکن تمامقوس انحراف بیشتری دارند. به نتیجه این مرور، دقت برای ساخت پروتز با کاهش طول ناحیه اسکن و اطمینان از کم‌بودن ناهمواری سطوح اسکن‌شده افزایش مییابد؛ نتایج سیستم‌های مختلف نیز متغیر بود.
Abduo و Elseyoufi تأکید کردند که اگرچه دقت اسکنرها امیدوارکننده و قابل مقایسه با روش‌های معمولی است، هنوز در معرض خطا قرار دارند. Eggmann و Blatz نیز نیاز به میدان کار خشک برای پرهیز از خطای ناشی از مایعات دهان و دشواری ثبت مارجین‌های زیر لثه را از چالش‌های باقی‌مانده می‌دانند.
قالب دیجیتال در پروتز تمامقوس ایمپلنتی
شواهد این حوزه هنوز یکدست نیست. Joensahakij و همکاران در مرور ۲۳ مطالعه آزمایشگاهی (۱۸ با اسکنر داخل دهانی و ۵ با فتوگرامتری) گزارش کردند ۱۲ مطالعه روش دیجیتال را دقیق‌تر، ۶ مطالعه روش معمولی را دقیق‌تر و ۵ مطالعه دقت مشابه یافتند؛ نتیجه کلی برتری نسبی قالب دیجیتال بود، اما نویسندگان استانداردسازی روش‌ها را برای فراتحلیل لازم دانستند.
در مقابل، Mangano و همکاران پس از مرور ۱۳۲ مطالعه نتیجه گرفتند که شواهد موجود از کاربرد اسکنر در رستوریشن‌های طویل روی دندان طبیعی یا ایمپلنت حمایت نمی‌کند. گزارش اجماع ITI (Wismeijer و همکاران) نیز اعلام کرد در بی‌دندانی کامل، نتایج اسکن داخل دهانی به پروتکل به‌کاررفته وابسته است. Richert و همکاران یادآوری میکنند که ایمپلنت به دلیل نبود لیگامان پریودنتال، خطای میکروسکوپی را کمتر از دندان طبیعی جبران میکند.
“The literature to date does not support the use of IOS in long-span restorations with natural teeth or implants.”
ترجمه: «شواهد تا امروز از کاربرد IOS در رستوریشن‌های طویل روی دندان طبیعی یا ایمپلنت حمایت نمی‌کند.»
— Mangano و همکاران، BMC Oral Health، ۲۰۱۷
پیشرفت‌های اخیر اسکنر داخل دهانی
به گزارش Eggmann و Blatz، اسکنرهای امروزی با ثبت پیوسته تصویر و نرم‌افزارهای پیشرفته اتصال تصاویر کارآمدتر شده‌اند، به سوی رابط‌های داده باز رفته‌اند و از ابزار قالب‌گیری به بستر تشخیص، ارتباط با بیمار و برنامه‌ریزی درمان تبدیل شده‌اند. تشخیص پوسیدگی، پایش کمّی سایش و بافت نرم، و قطعه‌بندی دندان با شبکه‌های عصبی عمیق از مهم‌ترین این تحولات‌اند.
- تشخیص پوسیدگی: بر پایه فلورسانس با طول موج ۴۱۵ نانومتر یا تصویربرداری مادون قرمز نزدیک با طول موج ۷۲۷ تا ۸۵۰ نانومتر؛ بسته به سازنده برای ضایعات پروگزیمال، اکلوزال یا هر دو.
- پایش سایش دندان: هم‌ترازی ±۱۵ میکرومتر با پروفیلومتری در آزمایشگاه، اما خطای تکرارپذیری ۶۰ تا ۷۰ میکرومتر در کلینیک.
- ارگونومی سخت‌افزار: گذار از دستگاه‌های سیم‌دار به بی‌سیم و باتری‌دار، بازخورد لمسی، سرهای اسکن با گرم‌کن داخلی برای جلوگیری از میعان و کالیبراسیون خودکار در برخی دستگاه‌ها.
- هوش مصنوعی: قطعه‌بندی دقیق دندان‌ها با شبکه‌های عصبی عمیق، که برای کاربردهای ارتودنسی ضروری است.
- دوقلوی دیجیتال: ادغام اسکن داخل دهانی با CBCT یا اسکن صورت برای مدل‌های سه‌بعدی برنامه‌ریزی درمان.
ادغام اسکن اپتیکی با CBCT
Eggmann و Blatz توضیح می‌دهند که ادغام اسکن‌های دقیق اپتیکی با CBCT یا اسکن صورت، ساخت «دوقلوهای دیجیتال» را ممکن میکند؛ مدل‌های سه‌بعدی که جزئیات آناتومیک و روابط فضایی دقیقی ارائه می‌دهند. نمونه بالینی آن، اندودانتیکس هدایت‌شده در کلسیفیکاسیون کانال است: ثبت قالب اپتیکی روی حجم CBCT، طراحی حفره دسترسی و ساخت راهنمای اختصاصی برای فرز.
کیفیت این ادغام به کیفیت هر دو داده وابسته است. گزارش ITI تصریح میکند دقت اندازه‌گیری روی اسکن‌های CBCT به نرم‌افزار وابسته است و دقت اسکن داخل دهانی و اندازه‌گیری‌های CBCT برای دقت مورد نیاز جراحی هدایت‌شده به‌تنهایی کافی نیست؛ بنابراین جراحی هدایت‌شده استاتیک باید ابزاری مکمل در تشخیص و برنامه‌ریزی جامع تلقی شود. کاربرد CBCT در این زنجیره در مقاله CBCT در برنامه‌ریزی ایمپلنت و تصویربرداری اندو در مقاله تصویربرداری اندودانتیکس بررسی شده است.
معیارهای انتخاب اسکنر
بر پایه مرورهای Mangano و Eggmann، معیارهای مهم انتخاب عبارت‌اند از: صحت و تکرارپذیری مستند، نیاز یا عدم نیاز به پودر، سرعت اسکن، اندازه سر اسکن، ثبت رنگ، رابط باز و قالبهای خروجی (STL، OBJ، PLY)، هزینه‌های سالانه نرم‌افزار، ارگونومی و ابزارهای تشخیصی. منحنی یادگیری و هزینه‌های خرید و مدیریت نیز از محدودیت‌های ذکرشده‌اند.
در بازار ایران، گزینه‌هایی مانند اسکنر داخل دهانی MEYER و اسکنر داخل دهانی برند DEXIS در دسته اسکنرهای داخل دهانی قابل مقایسه‌اند. روند کلی تحول این فناوری‌ها در مقاله پیشرفت تکنولوژی در دستگاه‌های تصویربرداری دندانپزشکی مرور شده است.
پرسش‌های متداول
اسکنرهای داخل دهانی چه نوع فایلی تولید میکنند؟
رایجترین خروجی فایل STL است که سطح را بهصورت مثلثهای تسلیتشده ذخیره میکند. قالبهای OBJ و PLY رنگ و بافت را نیز نگه میدارند. طبق Eggmann و Blatz، هر ۲۱ اسکنر پرکاربرد در یک نظرسنجی اخیر رابط باز با دستکم یک قالب استاندارد دارند.
دقت اسکنرهای داخل دهانی چقدر است؟
به گزارش Ender و همکاران به نقل Richert، در قالبهای جزئی صحت ۲۰ تا ۴۸ و تکرارپذیری ۴ تا ۱۶ میکرومتر است. در اسکن تمامقوس، اعوجاج بیشتر گزارش شده و دقت با کاهش طول اسکن بهبود مییابد.
تفاوت صحت و تکرارپذیری در اسکنرها چیست؟
طبق ISO 5725، صحت (trueness) نزدیکی میانگین نتایج به مقدار واقعی است و تکرارپذیری (precision) نزدیکی نتایج تکراری به یکدیگر. اسکنری که تکرارپذیر اما دارای صحت کم باشد، خطای سیستماتیک ثابتی دارد.
آیا قالب دیجیتال برای پروتزهای طویل مناسب است؟
مرور Mangano روی ۱۳۲ مطالعه نتیجه گرفت که شواهد از کاربرد اسکنر در رستوریشن‌های طویل روی دندان یا ایمپلنت حمایت نمی‌کند. در تمامقوس ایمپلنتی، مرور Joensahakij برتری نسبی دیجیتال را در ۱۲ از ۲۳ مطالعه آزمایشگاهی نشان داد.
آیا اسکنرهای داخل دهانی می‌توانند پوسیدگی را تشخیص دهند؟
برخی اسکنرها ابزار تشخیص پوسیدگی دارند که بر فلورسانس با طول موج ۴۱۵ نانومتر یا تصویربرداری مادون قرمز نزدیک ۷۲۷ تا ۸۵۰ نانومتر استوار است. بسته به سازنده، ضایعات پروگزیمال، اکلوزال یا هر دو قابل تشخیص‌اند.
چرا در برخی اسکنرها پودرزنی لازم است؟
مینا و سطوح پولیششده بازتاب زیادی دارند و تطبیق نقاط را مختل میکنند. طبق Richert و همکاران، برخی سیستمها از فیلتر قطبنده استفاده میکنند و برخی به پوشش پودری ۲۰ تا ۴۰ میکرومتری نیاز دارند.
جمع‌بندی
اسکنر داخل دهانی امروز فراتر از جایگزین قالب معمولی است: یک سامانه اپتیکی-نرم‌افزاری که با تریانگولیشن، کانفوکال، AWS یا استریوفتوگرامتری، سطح دندان و بافت را با دقت چند ده میکرومتری بازسازی میکند. شواهد، دقت آن را برای رستوریشن‌های کوتاه تأیید میکنند، اما اسکن تمامقوس و پروتزهای طویل همچنان با اعوجاج و عدم قطعیت همراه است. رابط‌های باز، تشخیص پوسیدگی، پایش کمّی و ادغام با CBCT آینده این فناوری را شکل می‌دهند و نقش رادیولوژیست را در تفسیر داده‌های ترکیبی پررنگ‌تر میکنند.
مهم‌ترین نکات این مقاله در محورهای زیر خلاصه شده است:
| محور | نکته کلیدی |
|---|---|
| ساختار دستگاه | دوربین دستی، رایانه و نرم‌افزار؛ خروجی مش مثلثی. |
| فناوری‌ها | تریانگولیشن، کانفوکال، AWS و استریوفتوگرامتری. |
| دقت | ISO 5725: صحت و تکرارپذیری؛ قالب جزئی ۲۰ تا ۴۸ و ۴ تا ۱۶ میکرومتر. |
| محدودیت‌ها | اعوجاج تمامقوس، مارجین زیر لثه، نیاز به میدان خشک و منحنی یادگیری. |
| قالب فایل | STL رایجترین؛ OBJ و PLY برای رنگ و بافت؛ رابط باز در همه ۲۱ اسکنر پرکاربرد. |
| پیشرفت‌ها | تشخیص پوسیدگی، پایش سایش، قطعه‌بندی با هوش مصنوعی و دوقلوی دیجیتال با CBCT. |
منابع
- Richert R, Goujat A, Venet L, et al. Intraoral Scanner Technologies: A Review to Make a Successful Impression. J Healthc Eng. 2017;2017:8427595. doi:10.1155/2017/8427595
- Mangano F, Gandolfi A, Luongo G, Logozzo S. Intraoral scanners in dentistry: a review of the current literature. BMC Oral Health. 2017;17(1):149. doi:10.1186/s12903-017-0442-x
- Eggmann F, Blatz MB. Recent Advances in Intraoral Scanners. J Dent Res. 2024;103(13):1349-1357. doi:10.1177/00220345241271937
- Abduo J, Elseyoufi M. Accuracy of Intraoral Scanners: A Systematic Review of Influencing Factors. Eur J Prosthodont Restor Dent. 2018;26(3):101-121. PubMed 29989757 (doi:10.1922/EJPRD_01752Abduo21)
- Joensahakij N, Serichetaphongse P, Chengprapakorn W. The accuracy of conventional versus digital (intraoral scanner or photogrammetry) impression techniques in full-arch implant-supported prostheses: a systematic review. Evid Based Dent. 2024;25(4):216-217. doi:10.1038/s41432-024-01045-z
- Wismeijer D, Joda T, Flügge T, et al. Group 5 ITI Consensus Report: Digital technologies. Clin Oral Implants Res. 2018;29 Suppl 16:436-442. doi:10.1111/clr.13309
این مقاله توسط تیم تحریریه علمی چاوش طب آذین تهیه شده است؛ تیمی که محتوای دانشنامه تخصصی رادیولوژی دهان، فک و صورت را بر پایه مقالات داوری‌شده، گایدلاین‌های بین‌المللی و مستندات فنی سازندگان تدوین و به‌روزرسانی میکند. چاوش طب آذین از سال ۲۰۱۴ در حوزه خدمات و تجهیزات تصویربرداری دندانپزشکی فعالیت دارد (درباره ما). سایر مقالات این دانشنامه در وبلاگ چاوش طب آذین در دسترس است. این محتوا جنبه آموزشی دارد و جایگزین قضاوت بالینی متخصص نیست.
آخرین به‌روزرسانی:
نسخه PDF مقاله
نسخه کامل این مقاله با عنوان «اسکنر داخل دهانی: اصول اپتیکی و پیشرفت‌های اخیر» را می‌توانید بهصورت PDF مشاهده یا دریافت کنید.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.