구강 스캐너는 정밀 광학 기술을 사용하여 치아와 치은의 물리적 표면을 정확한 디지털 3D 모델로 변환합니다. 성능 지표를 평가하고 임상 적용을 확장하려면 이러한 시스템의 핵심 원리를 이해하는 것이 필수적입니다.
오늘날 세 가지 주류 구강내 광학 스캐닝(IOS) 기술은 다음과 같습니다.공초점 이미징, 구조화된 조명, 그리고액티브 스테레오 비전.
공초점 이미징
공초점 이미징은 광학 단면을 사용하여 특정 초점면에서 빛을 선택적으로 조명하고 감지하여{0}}고해상도 이미지를 생성합니다. 스캐너는 선명하게 초점이 맞춰진 각 레이어 지점을-단위로-점 또는 선으로-단위로-캡처한 다음 이러한 광학 슬라이스를 계산적으로 쌓아 완전한 3D 모델을 만듭니다.
작동 원리: 집속된 광원(일반적으로 레이저 또는 정밀하게 시준된 LED)이 치아 표면의 작은 점이나 선을 비춥니다. 정확한 초점면에서 반사된 빛은 핀홀 조리개를 통해 광검출기로 전달됩니다. 초점을 벗어난-광은-위상을 벗어나 도착하여 대부분 차단되므로 거부됩니다. 이 선택적 필터링을 통해-초점 데이터만 측정됩니다. 시스템은 표면 전체와 다양한 깊이에서 초점을 맞춘 빛을 빠르게 래스터-스캔합니다. 그런 다음 소프트웨어는 독립적인 초점을 맞춘 데이터 포인트를 3D 모델로 재구성합니다.{10}}종종 '점-별-스티칭' 또는 광학 단면 획득이라고 설명됩니다.
광원: 레이저(간섭성 점 광원) 또는 시준된 LED 배열.
데이터 수집: 점-별-점 또는 선별{2}}별- 래스터 패턴으로, 강도 측정을 해당 x, y, z 좌표에 연결합니다.
깊이 해상도: 이미지 왜곡을 최소화한 탁월한 깊이 해상도와 뛰어난{0}}세부 디테일 캡처-는 프렙 마진에 특히 유용합니다.
피사계 심도(DOF): 광학적 절편으로 인해 본질적으로 얕습니다. 이는 초점면 내에서 높은 정밀도를 제공하지만 깊은 홈이나 치간 영역을 캡처할 때 주의 깊은 작업자 기술(일관된 작업 거리 및 스캔{1}}헤드 각도)이 필요합니다.
하드웨어 특성: 움직이는 광학 부품의 존재. 내부 렌즈 어셈블리는 빠른 왕복 운동을 수행하여 스캔하는 동안 특유의 "휙" 또는 윙윙거리는 소리를 생성합니다.
대표상품: 3Shape TRIOS 시리즈, Align Technology iTero Element 시리즈.
주목할만한 혁신: 3Shape TRIOS 6에는 백색광, 형광 방출 및 근-적외선 파장을 투사하는 초분광 기술이 통합되어 있습니다. 이를 통해 고속 획득 중에 사실적인 색상 충실도와 향상된 기하학적 재구성이 가능해집니다.- TRIOS 5에 비해 색상 정확도가 눈에 띄게 향상되었습니다.
구조화된 조명
구겨진 종이에 정확한 직선 회색조 줄무늬 패턴을 투영한다고 상상해 보십시오. 줄무늬는 표면 지형에 따라 구부러지고 변형됩니다. 시스템은 캡처된 변형 패턴을 분석하여 3차원- 형태를 계산합니다. 구조광-광 스캐너는 이 프로세스를 빠른 속도로 수행하여 코딩된 일련의 패턴을 신속하게 투영하여 상세한 3D 모델을 구축합니다.
작동 원리: 구조화된-광 프로젝터는 사전 정의된 광학 패턴(평행 줄무늬, 격자 배열 또는 복잡하게 코딩된 패턴)을 물체(치아 및 치은)에 투사합니다. 보정된 각도와 거리에 위치한 카메라는 변형된 패턴을 캡처합니다. 삼각측량 원리와 알려진 프로젝터{3}}카메라 기하학을 사용하여 시스템은 측정된 패턴 변형에서 표면 점의 3D 좌표(X, Y, Z)를 계산합니다.
카메라: 하나 이상의 디지털 카메라(일반적으로 CMOS 또는 CCD 센서). 해상도, 프레임 속도 및 광학 품질은 전반적인 성능과 측정 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.
스캔 속도: 고속-성능. 각 패턴 투영 및 이미지-캡처 주기는 넓은 표면적을 다루므로 신속한 전체-아치 스캔이 가능합니다.
하드웨어 특성: 움직이는 광학 부품이 없습니다. 슬로우{1}}모션 스마트폰 동영상에서는 투사되는 여러-선 또는 격자 패턴이 나타나는 경우가 많습니다. 일반적인 시스템은 듀얼-렌즈 구성을 사용합니다.-하나는 프로젝션 전용이고 다른 하나는 이미징 전용입니다.
대표적인 IOS 브랜드: Alliedstar, Shining 3D, Medit, Dexis, Aident(AI-30 시리즈).
구조화된-광 경로의 주요 강점: 현대적인 구현은 적응형 조명을 장착할 때 고밀도 포인트 클라우드, 탁월한 표면 디테일, 반사 치아 표면에 대한 강력한 성능을 제공합니다.
예를 들어 Aident AI-30은 고급 구조광 기술을 사용하여 10μm 이하의 전체-아치 정확도, 분말이 없는{4}}트루{5}}스캐닝, 지능형 김서림 방지 가열, 20~25mm의 초심도, 30fps 이상의 이미징을 달성합니다. 무게가 156~198g에 불과한 이 핸드피스는 사용 가능한 가장 가벼운 핸드피스 중 하나로, 작업자의 피로를 줄이는 동시에 완전한 스캔 → 디자인 → 인쇄 솔루션을 위해 주요 CAD 소프트웨어 및 Aident의 치과용 3D 프린터와 원활하게 통합되는 개방형 STL/PLY/OBJ 워크플로우를 지원합니다.
액티브 스테레오 비전
인간의 양안시는 각 눈의 약간 오프셋된 뷰를 결합하여 깊이를 인식하는 방식으로 작동합니다. 능동형 스테레오 비전 스캐너는 두 대 이상의 카메라를 디지털 "눈"으로 사용하여 유사하게 작동합니다. 에나멜과 같은 매끄러운 표면의 특징 감지를 향상시키기 위해 이러한 시스템은 일반적으로 임의의 빛 질감(고-밀도 임의 점 또는 미묘한 격자 패턴)을 투사합니다. 인공 질감은 카메라가 시야 전체에서 일치시킬 수 있는 고유한 시각적 마커를 제공합니다. 보정된 카메라 형상과 삼각 측량을 통해-밀리미터 미만의-정확한 3D 재구성이 가능합니다.
작동 원리: 보정된 스테레오 설정으로 배열된 두 개 이상의 동기화된 카메라는 물체의 오프셋 뷰를 캡처합니다. 활성 프로젝터는 구조화되지 않거나 반{1}}구조화된 패턴(자연 반점, 유사-무작위 점 또는 확산 패턴)을 구강 표면에 투사합니다. 천연 에나멜은 신뢰할 수 있는 매칭을 위한 질감이 부족한 경우가 많기 때문입니다. 소프트웨어는 투영된 텍스처의 도움으로 카메라 뷰 전체에서 상동 지점을 식별하여 대응 문제를 해결합니다. 알려진 카메라 매개변수를 사용한 삼각 측량은 조밀한 3D 표면 좌표를 생성합니다.
카메라: 정밀 광학 장치를 갖춘 2대 이상의 고성능-CMOS 카메라. 해상도, 프레임 속도 및 낮은-왜곡 렌즈가 데이터 정확도를 결정합니다.
라이트 프로젝터(액티브 조명): 구조화된 조명과 달리 기하학적 데이터를 인코딩하는 대신 인공적인 표면 질감을 생성합니다. 이렇게 하면 물체의 자연스러운 질감에 대한 의존도가 줄어듭니다.
모션 감도: 높은 프레임 속도와 소프트웨어 모션{0}}보상 알고리즘이 효과를 완화하지만 환자의 움직임이나 작업자의 손 떨림에 더 민감할 수 있습니다.
텍스처 처리: 매끄럽고 광택이 있는 표면이나 무치악 등 특징이 없는 표면에 탁월합니다.
계산 요구: 실시간-스테레오 매칭에는 상당한 처리 능력이 필요합니다(온보드 모듈 또는 지원 호스트 컴퓨터).
하드웨어 특성: 슬로우-모션 비디오는 일반적으로 투사 영역에서 광점의 불규칙한 공간 분포를 보여줍니다.
대표상품: 아이테로 루미나, 랑청 DL 300.
주목할만한 혁신: iTero Lumina의 Multi-Direct Capture™ 기술은 스캔 헤드 끝에 6개의 스캐닝 모듈을 배치하여 더 넓은 시야와 최대 25mm의 스캔 거리를 제공합니다. 이를 통해 더 적은 조작으로 복잡한 해부학적 구조(좁고 깊은 구개, 무치악 능선, 부분 맹출 치아)를 캡처하는 데 도움이 됩니다. 일부 시스템에서는 작동 거리와 동작 감도에 여전히 세심한 기술이 필요합니다. 다른 활성-스테레오 구현은 이러한 변수의 향상된 처리에 중점을 둡니다.
진료에 적합한 기술 선택
각 기술에는 뚜렷한 장점이 있습니다.
공초점 시스템은 깊이 해상도와 미세한 마진 디테일이 뛰어납니다.
구조화{0}}광 시스템은 적응형 광학 및 개방형 생태계와 결합될 때 일반적으로 빠른 속도, 프레임당 넓은 적용 범위 및 강력한 성능을 제공합니다.
액티브 스테레오 비전은 질감이 낮은 표면과 점점 더 넓어지는 시야에서 강력한 결과를 제공합니다.
완전한 디지털 워크플로, 개방형 데이터 형식, 가벼운 인체 공학, 파우더가 없는-트루{1}}스캐닝, 디자인 및 3D 프린팅과의 원활한 통합을 우선시하는 진료소 및 실험실의 경우 Aident AI-30과 같은 구조화{3}}광 솔루션은 임상 성능과 총 소유 비용의 실질적인 균형을 제공합니다.
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