DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05841-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40217478
تاريخ النشر: 2025-04-11
المؤلف: Farah Y. Eid وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقويم الأسنان وطب الأسنان الوجهية
نظرة عامة
تدرس الدراسة الفروقات في حركات الأسنان الناتجة عن أربعة برامج برمجية مستخدمة في علاج التقويم الشفاف: ClinCheck® Pro و Ortho Analyzer® و Maestro 3D Ortho Studio® و Blue Sky Plan®. تم تحليل 44 ملفًا من ملفات الطباعة ثلاثية الأبعاد (STL) من مرضى بالغين تم علاجهم باستخدام Invisalign®، وتم تصنيفها إلى مجموعتين بناءً على شدة ازدحام الأسنان: معتدل (2.5-5 مم) وشديد (> 5 مم). تم تعديل ملفات STL الأولية في البرامج المختلفة لتكرار الحركات من ClinCheck® Pro، وتمت مقارنة النتائج باستخدام تقنيات التراكب لتقييم الانحرافات.
أشارت النتائج إلى وجود فروقات ذات دلالة إحصائية في نتائج حركة الأسنان بين ClinCheck® Pro والبرامج البرمجية الأخرى، لا سيما في مجموعة الازدحام المعتدل (p < 0.05). في مجموعة الازدحام الشديد، تم ملاحظة فروقات كبيرة أيضًا، حيث أظهر ClinCheck® Pro أعلى انحراف مقارنة بالبرامج الأخرى (p < 0.05). تسلط النتائج الضوء على أنه على الرغم من استخدام نفس قيم حركة الأسنان، إلا أن البرامج أنتجت إعدادات نهائية متفاوتة بسبب الاختلافات في الخوارزميات وطرق التقسيم ومراكز الدوران لحركات الأسنان. يجب على الأطباء أخذ هذه الفروقات في الاعتبار عند اختيار البرامج لإنتاج المحاذاة الداخلية، خاصةً بالنظر إلى الزيادة المتزايدة في انتشار هذه التقنيات في تقويم الأسنان.
مقدمة
تستعرض المقدمة السياق التاريخي والتطورات في علاج التقويم الشفاف، متتبعة أصوله إلى جهاز “تحديد موضع الأسنان” لكيسلينغ في عام 1945، الذي كان يهدف إلى تحسين موضع الأسنان بعد علاج الأجهزة الثابتة. لقد أثر تطور التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) منذ الخمسينيات بشكل كبير على تقويم الأسنان، مما أدى إلى دمج أنظمة CAD/CAM وأجهزة المسح داخل الفم (IOS) التي توفر انطباعات رقمية دقيقة مقارنة بالنماذج التقليدية من الجبس. كانت بداية Invisalign في التسعينيات لحظة محورية في تقويم الأسنان، مما سمح بعلاج حالات سوء الإطباق الخفيفة، ومع التقدم التكنولوجي، حالات أكثر تعقيدًا.
تهدف الدراسة إلى تقييم الفروقات في حركات الأسنان الناتجة عن أربعة برامج برمجية متميزة—ClinCheck® Pro و Ortho Analyzer® و Maestro 3D Ortho Studio® و Blue Sky Plan®—عند إدخال قيم حركة الأسنان المتطابقة. تفترض فرضية الدراسة الصفرية أنه لن تكون هناك فروقات ذات دلالة إحصائية في المواقع النهائية للأسنان عبر منصات البرمجيات، على الرغم من الاختلافات في الخوارزميات وتكوين البيانات المستخدمة من قبل كل منها. تعتبر هذه التحقيقات حاسمة لفهم آثار اختيار البرمجيات على نتائج العلاج في علاج التقويم الشفاف.
طرق البحث
في هذا القسم، يوضح المؤلفون الإجراءات التجريبية المستخدمة في دراستهم، مع التركيز على إعداد وتحليل النماذج الرقمية لعلاج تقويم الأسنان. بعد اختيار العينات، تم تصدير ملفات الطباعة ثلاثية الأبعاد النهائية (STL) من برنامج ClinCheck® Pro، جنبًا إلى جنب مع جداول حركة الأسنان وقيم التخفيض بين الأسنان (IPR). تم إجراء مسحات داخل الفم قبل العلاج بشكل متسق بواسطة مشغل واحد، مما يضمن التوحيد عبر الموضوعات المجندة. ثم تم استيراد ملفات STL الأولية إلى ثلاثة برامج برمجية إضافية: Ortho Analyzer® و Maestro 3D Ortho Studio® و Blue Sky Plan®، حيث خضعت لسلسلة من الخطوات التحضيرية بما في ذلك التوجيه في ثلاثة مستويات وتقسيم الأسنان.
شمل عملية التقسيم تعريف الحواف القريبة والبعيدة لكل سن وإنشاء منحنيات قطع للتعديل اليدوي. تم ضبط المحاور الطويلة للأسنان بناءً على المستويات الإطباقية والعمودية المحددة مسبقًا لتحقيق الوضع الأمثل. تم إجراء إعداد كل برنامج برمجي في البداية بواسطة محقق واحد ثم تم التحقق منه بواسطة آخر قبل تنفيذ حركات الأسنان الافتراضية كما هو محدد في جداول ClinCheck. شملت الحركات معلمات متنوعة مثل الإخراج/الإدخال، والترجمة، والدوران، والانحدار، والتي تم تكرارها بدقة عبر منصات البرمجيات لكلا مجموعتي الدراسة، مما يضمن الاتساق في تطبيق بروتوكولات العلاج.
النتائج
أظهرت نتائج الدراسة موثوقية ممتازة بين الفاحصين، حيث تراوحت درجات معامل الارتباط الداخلي (ICC) من 0.86 إلى 0.98 للنتائج المقاسة. في مجموعة الازدحام المعتدل، لوحظت فروقات كبيرة في قيم الانحراف بين البرامج الثلاثة: ClinCheck-Ortho Analyzer و ClinCheck-Maestro و ClinCheck-Blue Sky. على وجه التحديد، كانت قيم الانحراف لـ ClinCheck-Ortho Analyzer أعلى بشكل ملحوظ من تلك الخاصة بـ ClinCheck-Maestro و ClinCheck-Blue Sky (p < 0.05)، كما هو موضح في الجداول 1 و 2 والشكل 5. ومع ذلك، لم يتم العثور على فروقات ذات دلالة إحصائية بين ClinCheck-Maestro و ClinCheck-Blue Sky (p > 0.05).
في حالات الازدحام الشديد للأسنان، كما هو موضح في الجداول 3 و 4، لوحظت مرة أخرى فروقات ذات دلالة إحصائية في الانحرافات المسجلة بين البرامج البرمجية (p < 0.05). أظهر ClinCheck-Ortho Analyzer باستمرار أعلى قيم انحراف، تليه ClinCheck-Blue Sky، و ClinCheck-Maestro، مما يعزز النتائج من مجموعة الازدحام المعتدل (p < 0.05). تسلط هذه النتائج الضوء على الأداء المتفاوت للبرامج في تقييم ازدحام الأسنان، حيث يظهر ClinCheck-Ortho Analyzer كأداة الأكثر موثوقية في هذا السياق.
المناقشة
في هذه الدراسة، تمت مقارنة النتائج النهائية لأربعة برامج إعداد افتراضية—ClinCheck® Pro و Ortho Analyzer® و Maestro 3D Ortho Studio® و Blue Sky Plan®—في سياق علاج التقويم الشفاف للمرضى الذين يعانون من درجات متفاوتة من ازدحام الأسنان. وجدت الدراسة فروقات ذات دلالة إحصائية في نتائج حركة الأسنان بين البرامج، مما أدى إلى رفض الفرضية الصفرية. كانت ClinCheck® Pro بمثابة المعيار نظرًا لسمعتها الراسخة في تقويم الأسنان. أبرزت الدراسة أنه على الرغم من إدخال قيم حركة الأسنان المتطابقة، إلا أن البرامج أنتجت نتائج متفاوتة، لا سيما في حالات الازدحام الشديد، والتي تعزى إلى الاختلافات في الخوارزميات وطرق التقسيم ومراكز الدوران المستخدمة من قبل كل برنامج.
تشير النتائج إلى أن الفروقات في النتائج قد تؤثر على توقعات العلاج، خاصة في حالات الازدحام الشديد حيث قد تفشل التقسيمات الآلية. يوصي المؤلفون بإجراء مسح ثانٍ وعملية تقسيم بعد العلاج الأولي لتعزيز الدقة والنتائج. بشكل عام، تؤكد الدراسة على أهمية اختيار البرمجيات في ممارسة تقويم الأسنان، خاصة مع زيادة استخدام المحاذاة الداخلية، حيث يمكن أن يؤثر اختيار البرمجيات بشكل كبير على نتائج العلاج.
القيود
تعترف الدراسة بوجود قيد كبير بسبب عدم تمثيل جذور الأسنان في المسحات داخل الفم. لقد أعاقت هذه الغياب القدرة على تحديد مركز كل سن متحرك بدقة، مما أدى إلى أن تكون الحركات مستندة فقط إلى تشريح التيجان السريرية. قد يقدم هذا النهج أخطاء كبيرة، خاصة في الحالات التي يوجد فيها عدم توافق بين المحور الطويل للجذر والمحور الطويل للتاج لكل وحدة متحركة. تؤكد هذه القيود على إمكانية وجود عدم دقة في تقييم حركة الأسنان ومحاذاتها في التطبيقات السريرية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05841-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40217478
Publication Date: 2025-04-11
Author(s): Farah Y. Eid et al.
Primary Topic: Orthodontics and Dentofacial Orthopedics
Overview
The study investigates the differences in tooth movements generated by four software packages used for clear aligner therapy: ClinCheck® Pro, Ortho Analyzer®, Maestro 3D Ortho Studio®, and Blue Sky Plan®. A total of 44 stereolithography (STL) files from adult patients treated with Invisalign® were analyzed, categorized into two groups based on dental crowding severity: Moderate (2.5-5 mm) and Severe (> 5 mm). The initial STL files were manipulated in the various software to replicate the movements from ClinCheck® Pro, and the outcomes were compared using superimposition techniques to assess deviations.
Results indicated statistically significant differences in tooth movement outcomes between ClinCheck® Pro and the other software packages, particularly in the moderate crowding group (p < 0.05). In the severe crowding group, significant variances were also noted, with ClinCheck® Pro showing the highest deviation compared to the other software (p < 0.05). The findings highlight that despite using the same tooth movement values, the software produced varying final setups due to differences in algorithms, segmentation methods, and rotation centers for tooth movements. Clinicians should consider these discrepancies when selecting software for in-house aligner production, especially given the increasing prevalence of such technologies in orthodontics.
Introduction
The introduction outlines the historical context and advancements in clear aligner therapy, tracing its origins back to Kesling’s “Tooth Positioning Appliance” in 1945, which aimed to refine tooth positioning post-fixed appliance therapy. The evolution of computer-aided design (CAD) since the 1950s has significantly impacted orthodontics, leading to the integration of CAD/CAM systems and intra-oral scanners (IOSs) that provide accurate digital impressions comparable to traditional plaster models. The introduction of Invisalign in the 1990s marked a pivotal moment in orthodontics, allowing for the treatment of mild malocclusions and, with technological advancements, more complex cases.
The research aims to evaluate the differences in tooth movements generated by four distinct software packages—ClinCheck® Pro, Ortho Analyzer®, Maestro 3D Ortho Studio®, and Blue Sky Plan®—when identical tooth movement values are inputted. The study’s null hypothesis posits that there will be no significant differences in the final tooth positions across the software platforms, despite the varying algorithms and data configurations employed by each. This investigation is crucial for understanding the implications of software choice on treatment outcomes in clear aligner therapy.
Methods
In this section, the authors detail the experimental procedures employed in their study, focusing on the preparation and analysis of digital models for orthodontic treatment. Following the selection of samples, the final stereolithography (STL) files were exported from ClinCheck® Pro software, along with tooth movement tables and interproximal reduction (IPR) values. Pre-treatment intra-oral scans were consistently performed by a single operator, ensuring uniformity across the recruited subjects. The initial STL files were then imported into three additional software packages: Ortho Analyzer®, Maestro 3D Ortho Studio®, and Blue Sky Plan®, where they underwent a series of preparatory steps including orientation into three planes and teeth segmentation.
The segmentation process involved defining the mesial and distal edges of each tooth and creating cut splines for manual editing. The long axes of the teeth were adjusted based on predetermined occlusal and vertical planes to achieve optimal positioning. Each software’s setup was initially performed by one investigator and subsequently verified by another before executing the virtual tooth movements as specified in the ClinCheck tables. The movements included various parameters such as extrusion/intrusion, translation, rotation, and inclination, which were meticulously replicated across the software platforms for both study groups, ensuring consistency in the application of the treatment protocols.
Results
The results of the study demonstrated excellent intra-examiner reliability, with Intraclass Correlation Coefficient (ICC) scores ranging from 0.86 to 0.98 for the measured outcomes. In the moderate crowding group, significant differences were observed in the deviation values among the three software programs: ClinCheck-Ortho Analyzer, ClinCheck-Maestro, and ClinCheck-Blue Sky. Specifically, the deviation values for ClinCheck-Ortho Analyzer were significantly higher than those for both ClinCheck-Maestro and ClinCheck-Blue Sky (p < 0.05), as illustrated in Tables 1 and 2 and Figure 5. However, no significant differences were found between ClinCheck-Maestro and ClinCheck-Blue Sky (p > 0.05).
In cases of severe dental crowding, as presented in Tables 3 and 4, statistically significant differences in recorded deviations were again noted among the software programs (p < 0.05). ClinCheck-Ortho Analyzer consistently exhibited the highest deviation values, followed by ClinCheck-Blue Sky, and ClinCheck-Maestro, reinforcing the findings from the moderate crowding group (p < 0.05). These results highlight the varying performance of the software in assessing dental crowding, with ClinCheck-Ortho Analyzer emerging as the most reliable tool in this context.
Discussion
In this study, the final outcomes of four virtual setup software packages—ClinCheck® Pro, Ortho Analyzer®, Maestro 3D Ortho Studio®, and Blue Sky Plan®—were compared in the context of clear aligner therapy for patients with varying degrees of dental crowding. The research found statistically significant differences in the tooth movement outcomes among the software, leading to the rejection of the null hypothesis. ClinCheck® Pro served as the benchmark due to its established reputation in orthodontics. The study highlighted that despite identical tooth movement values being inputted, the software produced varying results, particularly in cases of severe crowding, attributed to differences in algorithms, segmentation methods, and centers of rotation used by each software.
The findings suggest that the discrepancies in outcomes could impact treatment predictability, especially in severe crowding cases where automated segmentation may falter. The authors recommend conducting a second scan and segmentation process after initial treatment to enhance accuracy and outcomes. Overall, the study underscores the importance of software selection in orthodontic practice, particularly with the rise of in-house aligners, as the choice of software can significantly influence treatment results.
Limitations
The study acknowledges a significant limitation due to the lack of tooth root representation in the intra-oral scans. This absence hindered the ability to accurately determine the centroid of each moved tooth, leading to movements being based exclusively on the anatomy of the clinical crowns. Such an approach may introduce substantial errors, particularly in instances where there is a misalignment between the long axis of the root and that of the crown for each moving unit. This limitation underscores the potential for inaccuracies in the assessment of tooth movement and alignment in clinical applications.