顔面軟組織の評価における直接測定と三次元（3D）スキャンの比較

Comparing Direct Measurements and Three-Dimensional (3D) Scans for Evaluating Facial Soft Tissue.

抄録

患者の軟組織を検査し、様々な歯科処置が患者の顔貌に与える影響を調べることは、非常に困難である。不快感を最小限に抑え、手作業による測定プロセスを簡略化するために、我々は顔面スキャニングと、実験的に決定された境界線のコンピュータ測定を行った。画像は低価格の3Dスキャナーを用いて取得した。スキャナーの再現性をテストするため、39人の参加者から2回連続してスキャンを行った。さらに10人の被験者を、下顎の前方移動（治療結果の予測）の前後にスキャンした。赤、緑、青（RGB）データと深度情報（RGBD）統合を組み合わせたセンサー技術が、フレームを3Dオブジェクトに統合するために使用された。適切な比較のため、得られた画像をICP（反復的最近接点）ベースの技術で登録した。3D画像の測定は、正確な距離アルゴリズムを用いて行われた。1人のオペレータが参加者に同じ区画線を直接測定し、再現性を検証した（クラス内相関）。その結果、3D顔面スキャンは高い精度で再現可能であったこと（繰り返しスキャン間の平均差は1％未満）、実際の測定はある程度再現可能であったこと（トラガス-ゴニオンの境界線のみ優れていた）、計算による測定は正確で再現性があり、実際の測定と同等であったことが示された。三次元（3D）顔面スキャンは、様々な歯科処置に起因する顔面軟組織の変化を検出し定量化するために、より速く、患者にとってより快適で、より正確な技術として使用することができる。

The inspection of patients' soft tissues and the effects of various dental procedures on their facial physiognomy are quite challenging. To minimise discomfort and simplify the process of manual measuring, we performed facial scanning and computer measurement of experimentally determined demarcation lines. Images were acquired using a low-cost 3D scanner. Two consecutive scans were obtained from 39 participants, to test the scanner repeatability. An additional ten persons were scanned before and after forward movement of the mandible (predicted treatment outcome). Sensor technology that combines red, green, and blue (RGB) data with depth information (RGBD) integration was used for merging frames into a 3D object. For proper comparison, the resulting images were registered together, which was performed with ICP (Iterative Closest Point)-based techniques. Measurements on 3D images were performed using the exact distance algorithm. One operator measured the same demarcation lines directly on participants; repeatability was tested (intra-class correlations). The results showed that the 3D face scans were reproducible with high accuracy (mean difference between repeated scans <1%); the actual measurements were repeatable to some extent (excellent only for the tragus-pogonion demarcation line); computational measurements were accurate, repeatable, and comparable to the actual measurements. Three dimensional (3D) facial scans can be used as a faster, more comfortable for patients, and more accurate technique to detect and quantify changes in facial soft tissue resulting from various dental procedures.