A new way of analyzing tooth movement using universal coordinate system geometry single point superposition in a 3D model.

INTRODUCTION: Superposing 3D models is an imminent need. However, current methods rely on marking multiple points on the maxilla and mandible, which could increase point marking and overlapping errors. OBJECTIVE: This study aimed at developing a method for superimposing 3D models of the maxillary and mandibular arches with Autodesk Inventor® engineering software, using a single universal coordinate system (UCS) point superposition. METHODS: A total of 104 STL (stereolithography) models of the maxillary and mandibular arches exported from My iTero® platform were retrospectively selected, in which T0 and T1 were the initial and refinement periods, respectively (n=26 per group). The X, Y, and Z coordinates associated with a single point in each arch were inserted into the models with SlicerCMF® software for model orientation. The arch models with UCS registration were transferred to Autodesk Inventor® for superimposition and to measure tooth movements performed during Invisalign® treatment. Arch expansion, intrusion and rotation were analyzed by two examiners. The statistics were performed using intraclass correlation coefficients (ICC), Dahlberg's formula, and t-test (p<0.05). RESULTS: A reliable method of superimposing 3D digital models using a single UCS point in the maxilla and mandible was developed. ICC showed excellent intra- and inter-examiner correlation (ICC>0.90). A systematic error was not found concerning linear and angular measurements (<1mm and <1.5°, respectively). Digital dental movements could be analyzed, including arch expansion, dental intrusion, and tooth rotation. CONCLUSIONS: The developed method was proven reliable and reproducible for superimposing 3D models of the maxillary and mandibular arches by using UCS system.

A new way of analyzing tooth movement using universal coordinate system geometry single point superposition in a 3D model

ABSTRACT Introduction: Superposing 3D models is an imminent need. However, current methods rely on marking multiple points on the maxilla and mandible, which could increase point marking and overlapping errors. Objective: This study aimed at developing a method for superimposing 3D models of the maxillary and mandibular arches with Autodesk Inventor® engineering software, using a single universal coordinate system (UCS) point superposition. Methods: A total of 104 STL (stereolithography) models of the maxillary and mandibular arches exported from My iTero® platform were retrospectively selected, in which T0 and T1 were the initial and refinement periods, respectively (n=26 per group). The X, Y, and Z coordinates associated with a single point in each arch were inserted into the models with SlicerCMF® software for model orientation. The arch models with UCS registration were transferred to Autodesk Inventor® for superimposition and to measure tooth movements performed during Invisalign® treatment. Arch expansion, intrusion and rotation were analyzed by two examiners. The statistics were performed using intraclass correlation coefficients (ICC), Dahlberg's formula, and t-test (p<0.05). Results: A reliable method of superimposing 3D digital models using a single UCS point in the maxilla and mandible was developed. ICC showed excellent intra- and inter-examiner correlation (ICC>0.90). A systematic error was not found concerning linear and angular measurements (<1mm and <1.5°, respectively). Digital dental movements could be analyzed, including arch expansion, dental intrusion, and tooth rotation. Conclusions: The developed method was proven reliable and reproducible for superimposing 3D models of the maxillary and mandibular arches by using UCS system.

RESUMO Introdução: A sobreposição de modelos 3D é uma necessidade iminente. No entanto, os métodos atuais dependem da marcação de múltiplos pontos na maxila e na mandíbula, o que pode aumentar a incorporação de erros no processo de sobreposição. Objetivo: O objetivo desse estudo foi desenvolver um método para sobrepor modelos 3D das arcadas superior e inferior utilizando o software de engenharia Autodesk Inventor®, por meio da marcação de um único ponto em cada arcada, usando o sistema de coordenadas universal (UCS). Métodos: No total, 104 modelos STL das arcadas superior e inferior exportados da plataforma My iTero® foram selecionados retrospectivamente, onde T0 foi o período inicial e T1, o de refinamento (n=26 por grupo). As coordenadas X, Y e Z associadas a um único ponto em cada arcada foram inseridas nos modelos usando o software SlicerCMF®. Os modelos com os pontos UCS demarcados foram transferidos para o software Autodesk Inventor® para realizar a sobreposição e medir os movimentos dentários realizados durante o tratamento com Invisalign®. Os movimentos de expansão, intrusão e rotação foram analisados por dois examinadores. A análise estatística foi realizada usando os coeficientes de correlação intra-classe (ICC), fórmula de Dahlberg e teste t (p<0,05). Resultados: Foi desenvolvido um método confiável de sobreposição de modelos digitais 3D usando um único ponto UCS na maxila e mandíbula. O ICC apresentou excelente correlação intra e inter-avaliadores (ICC>0,90). Não foi encontrado erro sistemático nas medidas lineares e angulares (<1mm e <1,5°, respectivamente). Os movimentos dentários puderam ser analisados por meio do método proposto, incluindo expansão da arcada, intrusão e rotação dentária. Conclusão: O método desenvolvido provou ser confiável e reprodutível para sobreposição de modelos 3D das arcadas superior e inferior usando o sistema UCS com marcação de ponto único.

Novo método de sobreposição mandibular usando o programa Autodesk Inventor® para avaliação da acurácia do protocolo G8 da Invisalign® / New mandibular superposition method using Autodesk Inventor® software to evaluate the accuracy of the Invisalign® G8 protocol

O uso de alinhadores transparentes tem se tornado um fenômeno mundial na clínica ortodôntica e muitos esforços e recursos têm sido consumidos para que o resultado do tratamento seja o mais acurado possível. Em 2021 a Invisalgn® lançou protocolo G8 prometendo melhor previsibilidade no tratamento. É através da sobreposição de imagens que estes resultados podem ser avaliados. Na literatura, encontram-se relatos de diversos métodos e softwares que buscam confiabilidade para sobreposição de modelos tridimensionais (3D), entretanto não há consenso sobre estes métodos. Desta forma, os objetivos deste estudo foram: (1) Desenvolver novo método de sobreposição de modelos 3D com Autodesk Inventor®, (2) avaliar a reprodutibilidade do Autodesk Inventor® utilizando o sistema de coordenadas universais (UCS) associado a único ponto para sobreposição de modelos ortodônticos 3D da mandíbula e maxila, (3) avaliar a reprodutibilidade do Autodesk Inventor® na sobreposição de modelo ortodôntico 3D da maxila e mandíbula, (4) Comparar a acurácia do protocolo G8 através do resultado previsto pelo ClinCheck® com o resultado real obtido nos movimentos de intrusão e expansão dentária posterior. Para responder os objetivos 1, 2 e 3, foram selecionados 11 pares de modelos em STL (estereolitografia) de ambos os arcos exportados pelo software My Itero® e tratados com Invisalign® em dois tempos: início (T0) e refinamento (T1). As sobreposições foram realizadas utilizando os softwares Slicer® (versão 4.1) e Autodesk Inventor® usando como referência os planos dos 3 eixos cartesianos UCS (X, Y e Z) associado a um ponto na segunda ruga palatina na maxila e, na mandíbula, um ponto na linha muco gengival lingual. Após a sobreposição os movimentos de translação buco-lingual dos caninos, pré-molares e molares superiores e inferiores, intrusão, rotação dos caninos e incisivos mandibulares foram analisados por dois examinadores calibrados. Para responder o objetivo 4, a acurácia foi comparada nos movimentos alcançados e previstos pelo ClinCheck® entre três casos em que o protocolo G8 foi ativado e 8 casos em que não foi ativado para a expansão posterior maxila e mandíbula, intrusão de caninos e incisivos inferiores. Os resultados do objetivo 1, 2 e 3 foram coeficientes de correlação intraclasse (ICC) maior que 0,90 em todas as medidas, não foi observado erro sistemático avaliado pela fórmula de Dahlberg. Nos resultados do objetivo 4 não foram observadas diferenças estatísticas significativas entre os grupos. A acurácia no grupo G8 quando comparada ao grupo não G8 para expansão posterior na mandíbula e maxila aumentou 12.7% e 7,8% respectivamente, mas não houve diferenças estatísticas significante. Para o movimento de intrusão, a acurácia do grupo G8 foi 7,7% maior que a do grupo não G8 sem diferença estatística entre eles. Não foram observadas diferenças estatísticas significativas nos movimentos dos dentes dos grupos G8 e não G8. Concluiu-se que o método desenvolvido se mostrou reprodutível para sobreposição de modelos tridimensionais. O protocolo G8, quando ativado, não apresenta maior acurácia para o tratamento com Invisalign®.

The use of clear aligners has become a worldwide phenomenon in orthodontic practice and much effort and resources have been expended to ensure that the treatment outcome is as accurate as possible. In 2021 Invisalgn® released the G8 protocol promises better treatment predictability. It is through image superimposition that these results can be evaluated. In the literature, there are reports of various methods and software that seek reliability for superimposing three-dimensional (3D) models, but there is no consensus on these methods. Thus, the objectives of this study were: (1) Develop a new method for superimposing 3D models with Autodesk Inventor®, (2) evaluate the reproducibility of Autodesk Inventor® using the universal coordinate system (UCS) associated with a single point for superimposing 3D orthodontic models of the mandible and maxilla (3) Evaluate the reproducibility of Autodesk Inventor® in superimposing orthodontic 3D models of the maxilla and mandible, (4) Compare the accuracy of the G8 protocol through the result predicted by ClinCheck® with the actual result obtained in intrusion movements and posterior dental expansion. To answer the objectives 1, 2 and 3, 11 pairs of STL (Stereo- lithography) models of both arches exported by My Itero® software and treated with Invisalign® were selected at two times: initial (T0) and refinement (T1). The superpositions were performed using the Slicer® (version 4.1) and Autodesk Inventor® software using as reference the planes of the three Cartesian axes (X, Y and Z) associated with a point on the second palatal crease in the maxilla and, in the mandible, a point on the lingual mucous gingival line. After superimposition, the bucco-lingual translation movements of the canines, premolars and upper and lower molars, intrusion, rotation of the canines and mandibular incisors were analyzed by two calibrated examiners. To answer the objective 4, the accuracy was compared in the movements achieved and predicted by ClinCheck® between three cases in which the G8 protocol was activated and 8 cases in which it was not activated for maxillary and mandibular posterior expansion, canine and mandibular incisor intrusion. The results of objectives 1, 2 and 3 were intraclass correlation coefficients (ICC) greater than 0.90 in all measurements, no systematic error evaluated by the Dahlberg formula was observed. In the results of objective 4, no statistically significant differences were observed between the groups. The accuracy in the G8 group when compared to the non-G8 group for posterior expansion in the mandible and maxilla increased by 12.7% and 7.8% respectively but without statistically significant differences. For intrusion movement, the accuracy of the G8 group was 7.7% higher than the non G8 group with no statistical difference between groups. No statistically significant differences were observed in the tooth movements of the G8 and non-G8 groups. It was concluded that the developed method proved reproducible for three- dimensional model superimposition. The G8 protocol, when activated, does not present greater accuracy for treatment with Invisalign®