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2025-03-22
2026-09-29
Intraorales Scannen wird oft als optischer Prozess beschrieben, der endgültige digitale Abdruck ist jedoch nicht einfach ein direktes „Bild“ der Zähne des Patienten.
Der Scanner erfasst zunächst optische Informationen über sein Bildgebungssystem. Diese Rohinformationen durchlaufen dann Kalibrierung, geometrische Korrektur, dreidimensionale Rekonstruktion, Rahmenregistrierung, Stitching und andere Softwareverarbeitungen, bevor sie zum endgültigen digitalen Modell werden.
Dies wirft eine wichtige Frage auf:
Wenn Software Fehler im Scanvorgang korrigiert oder kompensiert, woher wissen wir dann, dass die Korrektur selbst korrekt ist?
Die Antwort ist nicht, dass davon ausgegangen wird, dass die Software korrekt ist. Stattdessen wird die Genauigkeit des gesamten Scansystems durch den Vergleich seiner Ausgabe mit einer zuverlässigen Referenz bewertet.
Ein Intraoralscanner muss die physische Oberfläche von Zähnen und oralen Strukturen in digitale dreidimensionale Daten umwandeln.
Ein vereinfachter Arbeitsablauf kann wie folgt beschrieben werden::
Optische Erfassung → Kalibrierung → 3D-Rekonstruktion → Registrierung → Stitching → Softwareverarbeitung → Digitales Modell
Jede Phase kann das Endergebnis beeinflussen.
Das optische System kann Fehler im Zusammenhang mit Faktoren wie Linseneigenschaften, Sensorleistung, optischer Verzerrung und Messgeometrie verursachen.
Anschließend verarbeitet die Software die erfassten Informationen und rekonstruiert die dreidimensionale Oberfläche.
Daher sollte die Genauigkeit eines Intraoralscanners nicht nur als die Genauigkeit seiner optischen Komponenten verstanden werden.
Was klinisch zählt, ist die Genauigkeit der endgültiger digitaler Abdruck .
Bei der Softwarekorrektur geht es nicht einfach darum, zu jeder Messung einen festen Wert zu addieren oder davon zu subtrahieren.
In einem realen Scansystem können unterschiedliche Fehlerquellen unterschiedliche Eigenschaften haben.
Fehler können beispielsweise damit zusammenhängen:
Während der Systementwicklung können bekannte Referenzobjekte verwendet werden, um das Verhalten des Scansystems zu charakterisieren.
Die resultierenden Kalibrierungs- und Korrekturmodelle können dann in die Software integriert werden.
Vereinfacht ausgedrückt:
Bekannte Referenz → Messdaten → Differenz identifiziert → Korrekturmodell → Korrigierte Ausgabe
Die Identifizierung eines Korrekturmodells beweist jedoch nicht automatisch, dass die endgültige Ausgabe korrekt ist.
Die Korrektur muss noch anhand von Referenzdaten validiert werden.
Dies ist eine der wichtigsten Fragen bei der Bewertung der Genauigkeit digitaler Scans.
Die Software kann ihre eigene Genauigkeit nicht nachweisen.
Stattdessen wird das digitale Endergebnis mit einer unabhängigen oder etablierten Referenz verglichen.
Ein vereinfachter Validierungsprozess ist:
Referenzobjekt
↓
Hochgenaue Referenzmessung
↓
Referenz-3D-Datensatz
↓
Intraoralscanner
↓
Digitaler Scan
↓
3D-Vergleich
↓
Abweichungsanalyse
Wenn der digitale Scan unter definierten Testbedingungen ausreichend nah am Referenzdatensatz liegt, kann davon ausgegangen werden, dass der gesamte Scan-Workflow die entsprechende Genauigkeit erreicht hat.
Dies bedeutet, dass die Bewertung nicht nur eine Frage ist:
"Ist die Softwarekorrektur korrekt?"
Es wird gefragt:
"Wie nah ist das endgültige digitale Modell nach optischer Erfassung, Kalibrierung, Softwareverarbeitung und Korrektur an der Referenz?"
Diese Unterscheidung ist wichtig.
Ein Referenzdatensatz bietet eine Grundlage für die Auswertung der Scannerausgabe.
Beispielsweise kann ein Prüfling zunächst mit einem hochgenauen Referenzmesssystem vermessen werden. Der resultierende Datensatz stellt die Geometrie dar, mit der die Ausgabe des Intraoralscanners verglichen werden kann.
Anschließend wird das gleiche Objekt mit dem Intraoralscanner gescannt.
Die beiden dreidimensionalen Datensätze werden abgeglichen und verglichen.
Konzeptionell:
Referenz-3D-Datensatz
vs.
3D-Datensatz eines Intraoralscanners
↓
Oberflächenabweichung
Der Unterschied zwischen den beiden Datensätzen gibt Aufschluss darüber, wie genau der Scanner die Referenzgeometrie reproduziert hat.
Die Forschung zur Bewertung von Intraoralscannern folgt üblicherweise diesem allgemeinen Ansatz. Beispielsweise wurden in Studien wiederholte intraorale Scans mit Referenzdatensätzen verglichen, die mit hochpräzisen Scansystemen gewonnen wurden, und anschließend die Abweichung zwischen den Datensätzen analysiert.
Bei der Diskussion der Scangenauigkeit sind zwei Konzepte besonders wichtig:
Die Richtigkeit beschreibt, wie nahe das durchschnittliche Ergebnis am akzeptierten Referenzwert liegt.
In praktischer Hinsicht:
Gibt das digitale Modell die tatsächliche Geometrie korrekt wieder?
Präzision beschreibt, wie nahe wiederholte Messungen beieinander liegen.
In praktischer Hinsicht:
Bleiben die Ergebnisse konsistent, wenn dasselbe Objekt mehrmals gescannt wird?
Dies sind verwandte, aber unterschiedliche Merkmale.
Ein Scanner könnte Scans mit hoher Wiederholgenauigkeit erzeugen, die ständig von der Referenz abweichen. In diesem Fall kann die Präzision gut sein, während die Richtigkeit schlechter ist.
Umgekehrt kann ein Scanner Ergebnisse liefern, die im Durchschnitt nahe an der Referenz liegen, aber zwischen wiederholten Scans größere Abweichungen aufweisen.
Daher reicht die Auswertung nur einer Zahl nicht immer aus, um die gesamte Messleistung zu beschreiben.
Das Grundprinzip ist einfach:
Referenzgeometrie → Scangeometrie → Räumlicher Vergleich → Abweichung
Allerdings kann die eigentliche Analyse komplexer sein als die Messung des Abstands zwischen zwei einzelnen Punkten.
Ein vollständiger dreidimensionaler Datensatz enthält eine große Anzahl von Oberflächenpunkten.
Nachdem die Datensätze entsprechend ausgerichtet wurden, kann die Software die räumliche Abweichung zwischen entsprechenden Oberflächenregionen berechnen.
Die resultierenden Daten können dann mithilfe statistischer Maßnahmen wie z. B. zusammengefasst werden:
Außerdem kann eine Farbabweichungskarte erstellt werden, um zu zeigen, wo die gescannte Oberfläche von der Referenz abweicht.
Deshalb ist eine Aussage wie:
"Genauigkeit: 20 μm"
sollte nicht interpretiert werden, ohne zu wissen, wie dieser Wert ermittelt wurde.
Die Zahl könnte eine bestimmte statistische Messung unter einer bestimmten Testbedingung darstellen und nicht den maximalen Fehler an jedem Punkt der gescannten Oberfläche.
Ja.
ISO 20896-1:2019 widmet sich insbesondere Methoden zur Beurteilung der Genauigkeit digitaler Abdruckgeräte mithilfe von Handscangeräten zur Erfassung dreidimensionaler Beschreibungen intraoraler Oberflächen. Die ISO gibt an, dass die Norm zu diesem Zweck Testmethoden und -verfahren spezifiziert und die Ausgabe 2019 im Jahr 2025 überprüft und bestätigt wurde, sodass sie weiterhin aktuell ist.
Wichtig ist, dass der Standard nicht einfach eine Formel zur Berechnung einer „Genauigkeits“-Zahl ist.
Es bietet einen breiteren Testrahmen, der Bereiche abdeckt wie:
Der Standard umfasst auch verschiedene Testobjektkonfigurationen, einschließlich Kronenpräparation, Inlaypräparation und Prüfung des gesamten Zahnbogens.
Daher ist es genauer zu sagen:
ISO 20896-1 bietet standardisierte Testmethoden und -verfahren zur Beurteilung der Genauigkeit digitaler Abdruckgeräte.
Es wäre weniger zutreffend zu sagen, dass die Norm lediglich eine universelle Formel definiert, die jeder Intraoralscanner verwenden muss, um einen „Genauigkeitswert“ zu berechnen.
Selbst wenn zwei Scanner Genauigkeitswerte in Mikrometern melden, sollten diese Werte nicht automatisch als direkt vergleichbar angesehen werden.
Die Testbedingungen sind wichtig.
Zum Beispiel:
| Faktor | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Referenzmessung | Legt die Vergleichsbasis fest |
| Testobjekt | Unterschiedliche Geometrien schaffen unterschiedliche Herausforderungen |
| Scanbereich | Das Scannen des gesamten Zahnbogens bringt verschiedene Registrierungsherausforderungen mit sich |
| Anzahl wiederholter Scans | Beeinflusst die Präzisionsbewertung |
| Ausrichtungsmethode | Beeinflusst die berechnete Abweichung |
| Statistische Metrik | Verschiedene Metriken beschreiben unterschiedliche Aspekte von Fehlern |
| Softwareversion | Algorithmen können das Endergebnis beeinflussen |
ISO 20896-1 selbst enthält Anforderungen an Referenzmessungen, Testobjekte, Testbedingungen, digitale Abdruckverarbeitung, Genauigkeitsbewertung und Testberichte.
Daher kann der Vergleich zweier isolierter Zahlen ohne Kenntnis ihrer Testbedingungen irreführend sein.
Ja.
Software ist nicht nur eine Benutzeroberfläche, die auf der optischen Hardware platziert wird. Es kann beeinflussen, wie erfasste Daten rekonstruiert, registriert und letztendlich in den endgültigen digitalen Abdruck umgewandelt werden.
Untersuchungen haben gezeigt, dass Software-Updates die Richtigkeit und Präzision von Intraoralscannern verändern können.
In einer Studie führten verschiedene Softwareversionen zu statistisch signifikanten Unterschieden in der Scangenauigkeit. Die Effekte waren nicht immer in die gleiche Richtung gerichtet und der Einfluss variierte auch je nach gescannter Region und Material.
In einer anderen Studie wurden Softwareaktualisierungen durch wiederholtes Scannen von Referenzmodellen und Vergleichen der resultierenden Datensätze mit hochpräzisen Referenzscans bewertet. Die Forscher fanden heraus, dass die Softwareversion sowohl die Richtigkeit als auch die Präzision beeinflussen kann.
Dies führt zu einer wichtigen Schlussfolgerung:
Software ist Teil des Messsystems.
Eine Änderung der Software kann möglicherweise die Eigenschaften des endgültigen digitalen Abdrucks verändern, selbst wenn die physische Scanner-Hardware unverändert bleibt.
Nicht unbedingt.
Es mag logisch erscheinen, dass eine neuere Softwareversion immer ein genaueres Ergebnis liefern sollte.
Experimentelle Beweise zeigen jedoch, dass die Beziehung nicht unbedingt linear ist.
Unterschiedliche Softwareversionen können unterschiedliche Scanbereiche unterschiedlich beeinflussen, und neuere Software garantiert nicht automatisch eine bessere Leistung unter allen Testbedingungen.
Aus diesem Grund muss die Genauigkeit durch Tests nachgewiesen werden und nicht anhand der Softwareversionsnummer angenommen werden.
Mit anderen Worten:
Neuere Software ≠ automatisch genauer
Stattdessen:
Neue Software → benötigt Validierung → gemessene Leistung
Das Scannen einzelner Zähne und das Scannen des gesamten Zahnbogens sollten nicht als genau das gleiche Messproblem behandelt werden.
Beim Scannen eines einzelnen Präparats muss der Scanner nur einen relativ begrenzten Bereich rekonstruieren.
Beim Scannen des gesamten Zahnbogens erfasst und registriert das System kontinuierlich mehrere Bilder.
Ein vereinfachter Prozess ist:
Frame 1 → Frame 2 → Frame 3 → Frame 4 → … → Frame N
Jeder Frame muss mit den vorherigen Daten registriert werden.
Mit zunehmender Scanentfernung können sich kleine Registrierungsfehler anhäufen.
Daher kann ein Scanner auf einem kleinen Scanbereich eine sehr gute Leistung erbringen, während er beim Scannen des gesamten Zahnbogens ein unterschiedliches Verhalten zeigt.
Dies ist ein Grund, warum Genauigkeitsdaten immer zusammen mit berücksichtigt werden sollten Scanreichweite und Testkonfiguration .
Standardisierte Tests bieten eine kontrollierte Möglichkeit zur Bewertung der Scanleistung, aber beim klinischen Scannen kommen zusätzliche Variablen hinzu.
Bei einem Labortest kann das Objekt ggf:
Die orale Umgebung ist viel komplexer.
Die Erfahrung des Bedieners, die Scanstrategie, die Anatomie des Patienten, die Feuchtigkeit, die Oberflächeneigenschaften und die Scanbedingungen können alle den resultierenden digitalen Abdruck beeinflussen. Untersuchungen haben auch gezeigt, dass die Erfahrung und Schulung des Bedieners die Scangenauigkeit beeinflussen kann.
Dies bedeutet, dass ein Laborgenauigkeitswert nicht automatisch als der exakte Fehler interpretiert werden sollte, der in jedem klinischen Fall auftritt.
Bei der Bewertung eines Intraoralscanners ist es sinnvoll, mehr zu fragen:
"Wie hoch ist die Genauigkeit?"
Eine bessere Reihe von Fragen ist:
Diese Fragen helfen dabei, aus einer Marketingspezifikation einen messbaren technischen Anspruch zu machen.
Die Genauigkeit eines Intraoralscanners wird daher nicht allein durch sein optisches System oder die Softwarekorrektur bestimmt.
Ein vollständigeres Bild ist:
Optische Erfassung
↓
Systemkalibrierung
↓
Geometrische und optische Korrektur
↓
3D-Rekonstruktion
↓
Rahmenregistrierung und Nähen
↓
Softwareverarbeitung
↓
Endgültiger digitaler Abdruck
↓
Vergleich mit Referenzdaten
↓
Abweichungsanalyse
↓
Richtigkeit + Präzision
Diese gesamte Kette ist wichtig.
Die Software muss nicht isoliert „perfekt“ sein. Entscheidend ist, ob die Das komplette Messsystem erzeugt unter definierten Bedingungen ein digitales Modell, das der Referenz ausreichend nahe kommt .
Optische Komponenten und Softwarekorrektur sind beide von grundlegender Bedeutung für die Genauigkeit des intraoralen Scannens, sollten jedoch nicht isoliert bewertet werden.
Das optische System erfasst die Informationen. Kalibrierung und Softwareverarbeitung kompensieren bekannte Systemeigenschaften und wandeln die erfassten Informationen in ein dreidimensionales digitales Modell um. Die Genauigkeit des Endergebnisses wird dann anhand einer Referenz bewertet und nicht einfach als korrekt angenommen.
ISO 20896-1:2019 bietet einen standardisierten Rahmen für die Bewertung der Genauigkeit digitaler Abformgeräte mithilfe von Handscangeräten. Es befasst sich mit Referenzmessungen, Testobjekten, Testbedingungen, digitaler Abdruckverarbeitung, Genauigkeitsbewertung und Testberichten.
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