High-accuracy digital model design for full crown tooth preparation.

Aim: Precise tooth preparation is necessary for successful restorative treatments. In the narrow oral space, achieving such precision with traditional manual operation is impeded by visual deviation, human eye blind zones, and hand-orientation errors. To overcome these drawbacks, a mini-robotic system for tooth preparation was developed to manipulate an ultra-short-pulse laser beam for the automatic shaping of a target tooth into a prepared tooth. Automatic tooth preparation is based on three-dimensional (3D) data. The present study was conducted to investigate the basic principles for digitally designing full crown tooth preparations and to quantitatively evaluate the associated design precision. Materials and methods: Cone beam computed tomography (CBCT) and dental model surface scan data were obtained from 20 volunteers. Using these data, a complete and systematic process for the digital design of full crown tooth preparations was conducted. The study included 40 cases with two design types. Software-derived measurements of prepared occlusal thickness, shoulder width, and axial convergence angle were compared with the design preparation data. Results: The design precision for shoulder width exceeded that for occlusal ablation depth, which exceeded that for axial convergence angle. One-way ANOVA analysis results confirmed no significant differences in the design precision of full crown preparations with different tooth morphologies, and the independent samples t test results showed no significant difference among the design standards. The mean errors for occlusal ablation depth, shoulder width, and axial convergence angle were 0.0096 ± 0.0108 mm, 0.0006 ± 0.0004 mm, and 0.1201 ± 0.1288 degrees, respectively. Conclusion: The design route of the full crown computer-aided design (CAD) software reported on in this article is highly feasible and accurate. Ziel: Die Voraussetzung für eine erfolgreiche dentale Restauration ist eine präzise Zahnpräparation. In der engen Mundhöhle wird eine derartige Präzision bei der traditionellen händischen Operation durch Sichtbehinderungen, Blindzonen des menschlichen Auges und Fehler bei der händischen Orientierung erschwert. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurde ein Minirobotersystem zur Zahnpräparation entwickelt, das einen Ultrakurzpulslaser bis zum Abschluss der automatisierten Präparation eines Zielzahns steuert. Die automatisierte Zahnpräparation basiert auf dreidimensionalen Daten. In dieser Studie wurden die Grundlagen digitaler Abläufe bei der Vollkronenpräparationen untersucht, außerdem wurde die erzielte Designpräzision quantitativ evaluiert. Materialien und Methoden: Bei 20 Freiwilligen wurde eine digitale Volumentomografie durchgeführt und die Scandaten eines dentalen Modells erhoben. Anhand dieser Daten wurde ein kompletter systematischer Prozess für ein digitales Design von Vollkronenpräparationen entwickelt. Die Studie wurde mit zwei Designtypen an 40 Fällen durchgeführt. Die von der Software für die präparierte okklusale Dicke, Schulterbreite und den axialen Konvergenzwinkel errechneten Werte wurden mit den Präparationsdaten der Designs verglichen. Ergebnisse: Das Design der Schulterbreite war präziser als das Design der okklusalen Ablationstiefe und dieses wiederum präziser als dasjenige des axialen Konvergenzwinkels. Die einseitigen ANOVA-Ergebnisse ermittelten bei verschiedenen Zahnmorphologien keine signifikanten Unterschiede in der Designpräzision der Vollkronenpräparationen. Der t-Test für unabhängige Stichproben ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen den Designstandards. Der mittlere Fehler betrug für die okklusale Ablationstiefe 0,0096 ± 0,0108 mm, für die Schulterbreite 0,0006 ± 0,0004 mm und für den axialen Konvergenzwinkel 0,1201 ± 0,1288. Schlussfolgerung: Die Designroute unserer CAD-Software zur Vollkronenpräparation ist sehr praktikabel und präzise. [ABSTRACT FROM AUTHOR]