Metodo per la valutazione delle prestazioni di sistemi RE/RP in ambito odontoiatrico

La qualità del servizio, in termini di soddisfazione del paziente, è un obiettivo sempre più importante da raggiungere nel settore odontoiatrico. Le tecnologie informatiche di supporto alla progettazione e prototipazione possono offrire un contributo significativo al miglioramento dei processi. In questo contesto l'uso di sistemi di Reverse Engineering (RE), che permettono la scansione 3D di oggetti fisici e la loro ricostruzione virtuale, e di Prototipazione Rapida (RP), che permettono una veloce realizzazione di oggetti fisici a partire dal modello digitale, può dare un contributo notevole alla qualità del servizio fornito. I sistemi di RE e di RP possono essere usati per: la progettazione e costruzione di apparecchi correttivi, la realizzazione di modelli virtuali di arcate dentali, la pianificazione e simulazione di trattamenti correttivi ed operazioni chirurgiche, la progettazione e costruzione di protesi, ecc. L'adozione di queste tecnologie, comunque, necessita di una loro valutazione ed una successiva personalizzazione per fare in modo che siano facilmente usabili in un ambito completamente diverso da quello industriale, per il quale sono state inizialmente sviluppate. Ad esempio usando i sistemi RE è necessario avere un'ottima conoscenza delle tecniche per elaborare le "nuvole di punti" acquisite ed è indispensabile avere competenze sulle tecnologie CAD/CAE in modo da poter eseguire rapidamente verifiche dimensionali e simulazioni delle procedure cliniche richieste sui modelli virtuali ricostruiti.

In questo lavoro scientifico viene proposto un metodo per confrontare le prestazioni di diversi sistemi RE/RP in modo da poter individuare la migliore combinazione di tecnologie per eseguire uno specifico compito in ambito odontoiatrico. Il metodo è basato sulla definizione di opportuni indici numerici di errore che permettono di valutare in modo oggettivo le tecnologie di scansione 3D, la macchine di prototipazione e la loro integrazione in sistemi completi tenendo conto della specificità delle geometrie e dei processi dell'ortodonzia.. Gli indici numerici sono legati alle rilevazioni di parametri dimensionali (ad esempio posizione dei denti e distanze relative tra loro, fondamentali nel caso di trattamenti ortodontici) e di parametri morfologici (grado di dettaglio delle repliche fisicamente realizzate mediante RP e finiture, utili nel caso di progettazione di protesi).

A method for performance evaluation of RE/RP systems in dentistry

The quality of service, in terms of patient's satisfaction, is an important goal to be achieved in the orthodontic field. Information technologies applied to design and prototyping offer a meaningful contribution to the processes improvement. In this context, the effective use of Reverse Engineering (RE), which allows the 3D scanning of physical objects and virtual reconstruction, and Rapid Prototyping (RP) systems, which allow the realization of physical models starting from the virtual representation, can offer a contribution to the cited quality of service. RE and RP systems can be a valid support to many activities currently manually performed: design and manufacture of corrective appliances, virtual modeling of dental arches, planning and simulation of corrective treatments, the design and manufacture of dental prostheses, etc. However, the adoption of these technologies implies their evaluation and customization in order to improve usability in a field that is completely different from the traditional industrial ambit. For instance, in order to use RE systems it is necessary to have an optimal know-how of techniques for elaborating the acquired "range data" and an advanced skill in the use of CAD/CAE systems is also required in order to carry out dimensional analysis of plaster models and to simulate the clinical requested procedures on the reconstructed virtual models.

In the present paper a method to compare the performance of RE/RP systems is proposed in order to support the implementation of the optimal technological chain dedicated to various orthodontic tasks. The methodology is based on the definition of numerical errors indices that allow the evaluation, in an objective way, of 3D scanning technologies, rapid prototyping machines and the integrated technology chain for the specific application in the orthodontic field. The numerical indices are linked to the measurement of dimensional parameters (for instance the accuracy on the position of teeth and relative distances between them, that are important for orthodontics treatments) and morphological errors (which allows assessing the degree of detail captured by the scanning system or reproduced by replicas and the appearance in terms of surface finishing, that is mainly useful for prostheses design).

Prof. Michele Germani

Dipartimento di Meccanica

Facoltà di Ingegneria

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