Summary
ガイド付き歯内療法は、アクセスキャビティの準備のためのテンプレート支援アプローチについて説明しています。この手順では、テンプレートを生成するためにコーンビームコンピューター断層撮影と表面スキャンが必要です。組み込まれたスリーブがドリルをターゲットポイントにガイドします。これにより、石灰化した歯における低侵襲の歯内アクセス空洞の調製が可能になります。
Abstract
歯髄管閉塞(PCO)は、脱臼傷害などの歯の外傷の結果であることがよくあります。象牙質の配置は重要な歯髄の兆候ですが、歯髄炎または根尖性歯周炎は長期的に発症する可能性があります。重度のPCOおよび歯髄または根尖周囲の病態を伴う歯の根管治療は、一般開業医にとって、さらには設備の整った歯内療法の専門家にとってさえ困難です。石灰化した根管を確実に検出し、歯の構造や歯根の穿孔の過度の損失を回避するために、テンプレートを使用した静的ナビゲーション(「ガイド付き歯内療法」)が数年前に導入されました。一般的なワークフローには、コーンビームコンピュータ断層撮影(CBCT)を使用した3次元イメージング、デジタル表面スキャン、および計画ソフトウェアでの両方の重ね合わせが含まれます。これに続いて、アクセスキャビティの仮想計画と、ドリルを目的のターゲットポイントに導くテンプレートの設計が行われます。これを行うには、ドリルの真の縮尺の仮想画像を、ドリルの先端が石灰化した根管のオリフィスに到達するように配置する必要があります。コンピュータ支援設計およびコンピュータ支援製造(CAD / CAM)または3Dプリンタを使用してテンプレートが製造されたら、アクセスキャビティのガイド付き準備を臨床的に実行できます。研究目的のために、術後CBCT画像を使用して、実行されたアクセスキャビティの精度を定量化することができます。本研究は、静的ガイド下歯内療法のイメージングから臨床実装までの技術を提示することを目的としています。
Introduction
歯髄管閉塞(PCO)は生命歯髄の兆候であり、歯の外傷1の後、または 虫歯、修復処置2、または重要な歯髄療法3などの刺激への反応として観察されることがよくあります。病理学の臨床的またはX線写真の徴候が存在しない場合、根管治療は適応されない。しかし、長期的には、残りの歯髄組織は病態を発症する可能性があります4。歯髄または根尖の病状の臨床的またはX線写真の徴候が存在する場合、非外科的根管治療が歯の保存に最適な治療法になります。
根管治療を成功させるためには、適切なアクセスキャビティの準備が重要です。根管治療が必要なPCOの歯は、歯内療法の分野を専門とする歯科医であっても治療が困難です5。石灰化した根管を見つけようとすると、歯の構造が大きく失われ、歯根が弱くなったり、穿孔されたりする可能性があります。これは歯の予後を低下させ、抜歯が示される場合があります6。
テンプレートベースの(静的)ナビゲーションはすでに口腔インプラント学で成功裏に使用されているため、歯内療法におけるその応用は数年前に文献で最初に説明されました7。それ以来、多くの症例報告と研究が、PCO 8,9の症例におけるテンプレート支援歯内アクセスキャビティ製剤の利点を実証しています。
この研究の目的は、ガイド付き歯内療法を使用したガイド付きアクセスキャビティ準備の技術を提示することです。研究目的のために、治療評価(計画されたアクセスキャビティと実行されたアクセスキャビティの間の角度および空間的偏差の決定)は、この記事でも紹介されている術後CBCTスキャンの後に可能です。
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Protocol
患者のデータの使用は適用されないため、この研究を実施するための承認または同意は必要ありませんでした。この研究では、抽出され、匿名化された人間の歯からなる上顎モデルからのDICOMデータが使用されます。本研究とは関係のない理由で抜歯した。
1.仮想アクセスキャビティ計画
- デジタル計画プログラムを開始します。
- エキスパートを右クリックして、詳細モードを選択します。
- [ 新規 ] を右クリックして、新しいケースを開きます。
- DICOM画像データを含むフォルダを選択して、画像データをソフトウェアにインポートします。
- 最適な視覚化のために、必要に応じてハウンズフィールド単位(HU)のしきい値を調整します(左下の小さなウィンドウでチェックを入れます)。
- [ データセットの作成] をクリックして、データのインポートを完了します。
注:ここでは、抽出され、匿名化された人間の歯で構成される上顎モデルからのDICOMデータが使用されます。 - 上顎骨または下顎骨を左クリックして計画のタイプを選択し、計画に名前を付けます。
- [セグメンテーションの編集]をクリックして、画像 セグメンテーション プロセスを開始します。
注: セグメンテーション プロセス用の新しいウィンドウが自動的に開きます。 - 左上のボックスの [軸方向 ]を左クリックして、軸方向ビューを選択します。
- 密度測定をクリックして、放射線不透過性の高い歯の表面と周囲の非放射線不透過性状態(空気)を測定します。両方の密度の平均値を計算します。(図1)。
注:平均値は手動で計算する必要があります。ソフトウェアには統合ツールはありません。 - 3D再構成をクリックします。
- 下限しきい値を決定された平均値に設定します(図2A)。
- フラッドフィルツールを使用して歯列をセグメント化し、必要に応じてセグメンテーションに名前を付けます(図2B)。
注: 塗りつぶしツールが選択されてアクティブになっている場合、3Dビューを左クリックするだけで目的の領域をセグメント化できます。 - [ モジュールを閉じる]をクリックしてセグメンテーションを完了します。
- [モデル スキャン >オブジェクトの追加] を選択して>モデル スキャンを追加します。
注:表面スキャンを事前に生成する必要があります(たとえば、データをstlファイルとして提供する口腔内スキャナーを利用します)。 - デジタルサーフェススキャンからstlファイルをインポートします。
- [ 他のオブジェクトに揃える] を選択します。
- 実行したセグメンテーションを選択します(図2C)。
- データセット、セグメンテーション、サーフェススキャンの両方の3Dビューでランドマーク登録に3つの異なる一致ポイントを選択します。
注: ポイントの空間分布により、データの半自動照合が容易になります。 - すべての飛行機で正しい登録を確認し、登録を完了します。
注意: CBCTと表面スキャンの間の偏差が明らかな場合は、手動修正が必要になる場合があります。必要に応じて、左クリックしてドラッグして空間的に位置合わせを調整し、右クリックしてドラッグして表示平面の角度偏差を調整します(図3)。 - インプラントを追加して(使用する歯内バーは、事前にソフトウェアのインプラントデータベースにインポートする必要があります)、根管へのアクセスを計画します。
- バーを目的の角度と必要な深さに配置し、すべての平面で確認します(図4A)。
- 対応するスリーブをバーに追加します(使用するスリーブシステムは、エクストラ>カスタムスリーブシステムの編集を介して事前にデータベースに追加する必要があります)。
注意: スリーブは歯冠と接触してはいけません。スリーブが接触している場合は、スリーブと歯の構造の間にスペースを確保するために、より長いバーを選択する必要があります(図4B)。 - [オブジェクト>サージカルガイドの追加]を選択して>必要に応じてテンプレートを設計します(図5A)。
- テンプレートをstlファイルとしてエクスポートし、3Dプリンタで製造します(図5B、補足ファイル1)。
注意: 3Dプリントが完了したら、使用するプリンタと印刷材料の製造元の指示に従ってテンプレートを作り直します。サポート材を正確に除去することは、テンプレートを歯列弓にフィットさせるために、したがってアクセスキャビティの準備の精度にとっても重要です。
2.アクセスキャビティの準備
- 歯列へのテンプレートの適合性を確認します(図5C)。
注意: 設計プロセス中に検査窓を追加して、フィット感とシートの視覚的制御を強化できます。 - テンプレートのスリーブのフィット感を確認してください。
- アクセスキャビティ部位でエナメル質をマークします。染料(例えば、う蝕検出器)をバーの先端に用いてもよい(図6A、B)。
- テンプレートまたは歯内バーを使用せずに、アクセスキャビティ部位のエナメル質を取り除きます。象牙質が露出するまで、代わりにダイヤモンドバーを使用してください(図6C)。
- テンプレートを含むスリーブを歯列弓に置きます。
- 計画に使用したハンドピースにバーを挿入します。
- テンプレートガイダンスを使用してアクセスキャビティの準備を実行します(図6D)。
注意: アクセスキャビティは断続的に準備する必要があります。ドリルとキャビティは、発熱に対抗するために破片を取り除く必要があります。ハンドファイルを使用して、根尖位置に到達する前に根管オリフィスに入ることができるかどうかを確認できます。頂端位置はバーストップによって定義されます。ハンドファイルを使用して、運河のオリフィスを検索または入力できます。運河オリフィスが見つかったら、ハンドファイルや回転器具を使用した従来の根管治療を行うことができます。
3.治療評価
- 術前のCBCT設定を使用して、術後の画像データを作成します。
- 新しいケース計画を開始します。
- 術前計画にアナログの画像データをインポートします。
- [ セグメンテーションの編集]をクリックします。
- 下限閾値を、術前データについて算出した決定された平均値に設定する。
- フラッドフィルツールを使用して、歯列をセグメント化します。
- [ モジュールを閉じる]をクリックしてセグメンテーションを完了します。
- 術前計画を開きます。
- [ 治療評価>計画] を選択します。
- 術 後ボリュームデータセット を選択します(図7A)。
- 正しい術後データセットをロードし、生成されたセグメンテーションを選択します。
- ランドマーク登録のために3つの異なる地域を選択することにより、術前および術後のCBCTデータを調整します。
注:ポイントの空間分布により、データの半自動マッチングが容易になります(図7B)。 - すべての飛行機で正しい登録を確認し、登録を完了します。
メモ: CBCTと表面スキャンの間に偏差が明らかな場合は、手動での補正が必要になる場合があります(図8)。 - 仮想歯内療法バーをアクセスキャビティ準備を行った方向に置き、すべての平面をチェックインします(図9)。
注:石灰化管の直径が、利用されている歯内バーの直径よりも大きい場合、頂端-冠状動脈方向の調整は実行できません。したがって、治療評価は、尖端または3次元の偏差ではなく、角度および横方向の偏差についてのみ決定することができる。 - [完了]を選択すると、ソフトウェアが偏差を自動的に計算し、結果を表に表示します。さらに、計画されたアクセスキャビティの準備と実行されたアクセスキャビティの準備の間の偏差は、3Dレンダリングされたビューで視覚化できます。
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Representative Results
図10A は、中頬管のテンプレート支援アクセス空洞調製後の第一上顎大臼歯に調製された歯内アクセス腔の咬合図を示す。 図10B は、口蓋および頬側アクセス腔の調製後に根管検出が成功したことを確認するための3つの歯内ハンドファイルの挿入を示しています。術後CBCTデータを術前計画データと照合した後、仮想バー配置は偏差に関する情報を生成します(図11A)。ここで、角度偏差は0.7°、バーの基部で0.74mmの3D偏差、バーの先端で0.87mmの3D偏差です。より良い視覚化のために、偏差を異なる平面または3Dレンダリングされたビューで示すことができます(図11B)。
図1:セグメンテーションの準備。 歯のエナメル質と周囲の材料のHU密度の測定。平均値を計算します。赤い丸:密度測定ツールのボタン。左クリックしてアクティブにすると、目的の領域を左クリックして押し続けることで、軸方向ビューで密度を測定できます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2:セグメンテーションプロセスと表面データとの位置合わせの準備。 (A)術前のCBCTデータの3Dビュー。下限しきい値は、決定された平均値に調整されています。(B)フラッドフィルツールは、歯の構造(青色)のセグメンテーションを実行するために使用され、「上顎歯」と名付けられました。(C)実行されたセグメンテーションは、登録ステップのために選択することができます(ここでは、「上顎歯」)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図3:CBCTと表面スキャンデータセットのアライメント。 すべての平面で照合が正確であることを確認し、登録手順を完了します。3D再構成におけるセグメンテーションと表面スキャンデータの間の「カモフラージュパターン」は、データの非常に正確な一致を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図4:アクセスキャビティ計画 。 (A)歯内バーは、上顎第二小臼歯の根管開口部に仮想的に配置され、直線的なアクセスを提供します。(B)適切なスリーブを歯内バーに追加できます。スリーブと冠状歯の構造の間には、後でテンプレートを歯列弓に配置するときの干渉を避けるために十分なスペースが必要です。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図 5: 静的ナビゲーション用のテンプレート。 (A)テンプレート全体が設計されています(ここでは、後歯領域に複数の計画されたアクセス空洞がある上顎研究モデル)。これで、エクスポートして3Dプリントする準備が整いました。(B)テンプレートは3Dプリントされています。(C)歯列弓へのテンプレートの十分なフィット感がチェックされます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図6:アクセスキャビティの準備 。 (A)バーの先端にある染料(ここでは齲蝕検出器)は、アクセスキャビティ部位のエナメル質をマークするために使用されます。(B)エナメルはテンプレートとスリーブを通してマークされています。(C)アクセスキャビティ部位のエナメル質は、コントラアングルハンドピースのダイヤモンドバーを使用して除去されています。(D)スリーブ挿入後、テンプレートを歯列弓に配置し、コントラアングルハンドピースの歯内バーを使用してガイド歯内アクセスキャビティを実行できます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図7:治療評価の準備 。 (A)治療評価のデータソースとして 術後ボリュームデータセット を選択します。(B)術前および術後のCBCTデータ間のランドマーク登録。解剖学的に目立つ領域(尖端、辺縁隆起)をランドマークとして選択し、それらの空間分布を容易にすることができます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図8:術後のCBCTアライメント。 一致した術前および術後のデータは、すべての平面と3D再構成で表示されます。3D 再構成のデータセット間の "カモフラージュ パターン" は、データの非常に正確な一致を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図9:アクセスキャビティのマーキング。 治療評価のために、仮想バーは、術後CBCTデータ((A)冠状面、(C)矢状面)から引き出すことができるアクセスキャビティ準備の方向に配置されます。両方の平面((B)冠状面、(D)矢状面)で適切なバーの位置を確認します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図10:アクセスキャビティ調製後の臨床図。 (A)中頬管の上顎第一大臼歯のテンプレート支援歯内アクセスキャビティ製剤。(B)頬側および口蓋根管に同じ方法でアクセスした後、ハンドファイルが挿入され、根管の検出が成功したことを確認します。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図11:治療評価 。 (A)術前および術後のCBCTデータと正しいバー配置の正しいマッチングの後、ソフトウェアは計画されたアクセスキャビティの準備と実行されたアクセスキャビティの準備の間の角度と空間の偏差を計算します。結果は表に表示されます。(B)偏差の視覚化は、矢状または冠状ビュー、または3D再構成でも提供されます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
補足ファイル 1: テンプレートのサンプル stl ファイル。このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
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Discussion
歯内療法におけるテンプレート支援アクセスキャビティ製剤の導入は、PCOを伴う歯の非外科的歯内療法に大きな進歩をもたらしました。従来のアクセスキャビティの準備は非常に時間がかかる可能性があり5 、重度のPCOの場合にエラーが発生しやすくなります。 in vitro 研究と臨床症例報告は、ガイド付き歯内療法アプローチの実現可能性を示しており、根管の検出と、計画されたアクセス空洞と実行されたアクセス空洞の間の全体的な低い偏差に関して満足のいく結果を生み出しています8。ただし、ガイド付き歯内療法の実施は、電離放射線(CBCT)の使用が必要であるため、従来のフリーハンドアクセスキャビティ調製が医原性エラーのリスクが高い場合に限定する必要があります10。
計画されたアクセスキャビティと最終的に実行されるアクセスキャビティの間の偏差を最小限に抑えるには、いくつかの要因を考慮する必要があります。フルアーチ表面スキャンを実行すると、局所的な偏差や不正確さが発生する可能性があります11。これにより、CBCTデータマッチングプロセスにある程度の誤差が生じ、アクセスキャビティの準備に偏差が生じる可能性があります。したがって、高精度の表面スキャナーは、ガイド付き歯内療法アプローチに対してより正確な結果も提供します。さまざまな計画ソフトウェアとテンプレート製造の種類(加法と減法)が調査され、結果にも影響を与えることがわかりました12。
さらに、3D印刷プロセスの品質と精度も、アクセスキャビティの準備における偏差を最小限に抑える役割を果たします。3D印刷13における様々なプロセスに加えて、印刷物14 の位置合わせもまた、製造精度において決定的な役割を果たす。積層造形プロセスは絶えずさらなる開発の対象であるため、可能な限り最高の精度を達成するために、製造プロセスを定期的に批判的に検査する必要があります。また、バーとスリーブの間のフィッティング精度は、手順全体の精度に重要な役割を果たします。熱の発生を避け、バーをスムーズにスライドさせるには、ある程度の「ルーズフィット」が必要です。特に、スリーブから頂端のターゲットポイントまでの距離が大きい場合、バーの基部での小さな偏差は、バーの先端での偏差が大きくなる可能性があります。患者の口の中の垂直方向のスペースの減少によるスリーブベースのシステムから起こりうる不利益を回避するために、ノースリーブガイドシステムが最近の症例報告15に首尾よく記載されている。スリーブ入りシステムとスリーブレスシステムの精度を比較するさらなる調査は、将来のガイド付き歯内療法の分野の研究にとって望ましいでしょう。垂直方向のスペースの減少に加えて、歯内アクセスキャビティのテンプレート支援調製の別の制限は、可動歯の存在です。正確な計画と正確な治療を可能にするために、可動性を高めた歯を事前に添え木することができます。
術後CBCTデータを用いて精度を評価する場合、CBCT装置の設定やソフトウェアのHU閾値の設定が術前データと全く同じであることを確認することが重要です。CBCTおよび閾値の設定が異なると、セグメンテーションボリュームが異なることが示されている16ため、画像データの正確な位置合わせが妨げられ、誤った結果につながります。しかし、理想的に一致したデータセットであっても、仮想バーは手動で配置され、主観的なエラーの根底にあるため、エラーは避けられません。口腔インプラントの精度検証のために、異なる方法を比較し、自動評価方法が手動マッチング方法17よりも優れていることがわかった。したがって、評価自体の質を向上させ、ガイド付き歯内療法の分野における将来の研究結果との比較可能性を生み出すために、自動的な方法を検討する必要があります。
私たちの知る限り、アクセスキャビティの精度評価を自動化する市販のソフトウェアはこれまで存在しません。インプラント位置の評価と比較して生じる困難は、アクセスキャビティが放射線不透過性ではないため、自動評価を実施するのが難しいことです。
静的ナビゲーションに加えて、動的ナビゲーションシステム(DNS)も歯内療法の目的で説明されました。DNSは、テンプレートガイド付きアクセス準備18の欠点を回避できますが、より多くの機器を必要とするため、依然として高コストがかかります。
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Disclosures
すべての著者は、利益相反がないことを宣言します。
Acknowledgments
何一つ。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Accuitomo 170 | Morita Manufacturing | NA | CBCT machine |
| coDiagnostiX | Dental Wings Inc | Version 10.4 | Planning software, which is mainly intended for implant surgery. Endodontic access cavities can be planned by adding the utlized bur to the implant database |
| Endoseal drill | Atec Dental GmbH | NA | Carbide bur, which is used for the guided access cavity preparation |
| StecoGuide Endo-Sleeve | steco-system-technik | REF M.27.28.D100L5 | Sleeves, which are inserted into the fabricated template |
| TRIOS 3 | 3Shape A/S | NA | Surface scanner |
| P30 | Straumann | NA | 3D Printer |
| P pro Surgical Guide Clear | Straumann | NA | Light-curing resin for the additive manufacturing |
References
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