散乱およびビーム硬化補正を用いた3D CT画像からの歯科鋳造物の3Dデジタルモデリング

3D Digital Modeling of Dental Casts from Their 3D CT Images with Scatter and Beam-Hardening Correction.

抄録

歯科用3Dモデリングは、治療計画、インプラント埋入、補綴物のカスタマイズのための精密なツールを提供し、デジタル歯科医療において極めて重要な役割を果たしています。従来の方法では、物理的な石膏模型に依存しており、保管、アクセス、精度に課題があるため、3Dコンピュータ断層撮影（CT）画像を用いたデジタル化への関心が高まっている。我々は、この2つのアーチファクトを同時に低減できる方法を紹介する。提案手法を検証するために、歯型から作成した石膏模型を用いてCTスキャン実験を行った。アーチファクト補正後のCT画質は、画像の均一性、コントラスト対ノイズ比（CNR）、エッジの鮮鋭度の点で大幅に改善された。CT画像から生成された3Dモデルの精度に対する補正効果を検討した。光学スキャンデータから生成された3Dモデルと比較すると、サイズや形状の異なる3つの歯列模型において、二乗平均平方根（RMS）誤差が8.8～71.7％減少した。本手法は、石膏模型のCTスキャンにおけるアーチファクトがもたらす課題を解決し、3Dモデルの精度を向上させる。この進歩は、歯科における多様な用途のための精密なデジタルモデリングを求める歯科専門家にとって有望である。

Dental 3D modeling plays a pivotal role in digital dentistry, offering precise tools for treatment planning, implant placement, and prosthesis customization. Traditional methods rely on physical plaster casts, which pose challenges in storage, accessibility, and accuracy, fueling interest in digitization using 3D computed tomography (CT) imaging. We introduce a method that can reduce both artifacts simultaneously. To validate the proposed method, we carried out CT scan experiments using plaster dental casts created from dental impressions. After the artifact correction, the CT image quality was greatly improved in terms of image uniformity, contrast-to-noise ratio (CNR), and edge sharpness. We examined the correction effects on the accuracy of the 3D models generated from the CT images. As referenced to the 3D models derived from the optical scan data, the root mean square (RMS) errors were reduced by 8.8~71.7% for three dental casts of different sizes and shapes. Our method offers a solution to challenges posed by artifacts in CT scanning of plaster dental casts, leading to enhanced 3D model accuracy. This advancement holds promise for dental professionals seeking precise digital modeling for diverse applications in dentistry.