Purpose: Using a commercial orthodontic treatment planning system, tooth movements were simulated to analyse how precise predefined movements can be determined by three different superimposition methods. Additionally, a retrospective analysis on clinical patient models before and after orthodontic treatment was performed to analyse possible differences in determination of clinical tooth movements with these methods.
Methods: (1) A hexapod system was used to perform the tooth movements in physical maxillary dental models (N = 70). The initial and final situations were scanned, superimpositions executed, movements calculated, and their accuracy compared to the predefined movements was determined. (2) Digital three-dimensional (3D) maxillary dental models representing pre- and postorthodontic treatment situations (N = 100 patients) were superimposed. Selected tooth movements were calculated (N = 3600), and the results of the different superimposition methods were compared pairwise.
Results: (1) The experimental study delivered only small location and scale shifts. Furthermore, concordance correlation coefficients above 0.99 for all three methods. This verified that all methods deliver values corresponding well to the predefined movements. (2) The retrospective analysis of the clinically performed orthodontic tooth movements comparing pairwise the three different methods intraindividually also showed small location and scale shifts. Furthermore, concordance correlation coefficients between 0.68 and 0.98 were observed, with only three of them below 0.8. This verified that the applied superimposition methods delivered values sufficiently close to each other.
Conclusions: As the experimental study showed very good agreement between the predefined and determined movements, and as the retrospective clinical study showed that the methods compared pairwise delivered values close to each other for the performed orthodontic tooth movements, it can be concluded that orthodontic tooth movements can be determined adequately correct by each of the examined methods.
Zusammenfassung: ZIELSETZUNG: Mittels eines kommerziellen Behandlungsplanungssystems wurden Zahnbewegungen simuliert, um zu analysieren, wie präzise vorgegebene Bewegungen mittels 3 verschiedener Überlagerungsmethoden ermittelt werden können. Zusätzlich wurde eine retrospektive Analyse mit Patientenmodellen durchgeführt, um zu analysieren, ob es Unterschiede zwischen diesen Methoden bei der Bestimmung klinischer Zahnbewegungen gibt.
Methoden: (1) Mithilfe eines Hexapodsystems wurden definierte Zahnbewegungen in Oberkiefermodellen durchgeführt (n = 70). Ausgangs- und Endposition der Zähne wurden gescannt, Überlagerungen durchgeführt, die Bewegungen errechnet und deren Übereinstimmung mit den vorgegebenen Bewegungen ermittelt. (2) Digitale 3‑D-Modelle des Oberkiefers vor und nach durchgeführten kieferorthopädischen Behandlungen (n = 100 Patienten) wurden überlagert, ausgewählte Bewegungen berechnet (n = 3600) und die Ergebnisse der verschiedenen Überlagerungsmethoden paarweise verglichen. ERGEBNISSE: (1) Die experimentelle Studie ergab lediglich kleine Ortsverschiebungen und Maßstabsänderungen. Die Konkordanz-Korrelationskoeffizienten lagen für alle 3 Verfahren über 0,99. Dies verifizierte, dass alle drei Methoden Werte liefern, die gut zu den vorgegebenen Bewegungen passen. (2) Die retrospektive Analyse der kieferorthopädischen Zahnbewegungen mittels intraindividueller paarweiser Vergleiche der unterschiedlichen Methoden zeigte ebenfalls kleine Ortsverschiebungen und Maßstabsänderungen, sowie Konkordanz-Korrelationsoeffizienten zwischen 0,68–0,98, mit nur dreien unter 0,8. Dies verifizierte, dass alle Überlagerungsmethoden hinreichend nahe beieinander liegende Werte liefern.
Schlussfolgerung: Da die experimentelle Studie eine gute Übereinstimmung zwischen den vorgegebenen und den ermittelten Bewegungen zeigte und da die retrospektive Studie beim paarweisen Vergleich der Methoden nahe beieinander liegende Werte für die kieferorthopädischen Zahnbewegungen lieferte, kann geschlussfolgert werden, dass kieferorthopädische Zahnbewegungen mit jeder der untersuchten Methoden hinreichend korrekt ermittelt werden können.
Keywords: Corrective orthodontics; Digital 3D models; Maxilla; Treatment planning system; Treatment progress.
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