根管治疗中的动态导航：基于微型导航系统的引导式开髓洞形制备

摘要

动态导航系统（DNS）可在牙髓治疗开髓过程中为操作者提供实时可视化引导。该操作的规划需要利用锥形束计算机断层扫描和表面扫描进行三维成像。将规划数据导出至DNS后，可实现微创开髓预备。

摘要

对于伴有根管钙化（PCC）及根尖病变或牙髓炎的患牙，根管治疗可能极具挑战性。PCC 常见于牙外伤后的继发改变，但也可能由龋病、磨牙症或修复体放置等刺激因素引发。为了在需要进行根管治疗时以尽可能微创的方式进入根管，除静态导航外，动态导航技术近年来已被引入牙体牙髓治疗领域。动态导航系统（DNS）的应用需依赖术前锥形束计算机断层扫描（CBCT）影像和数字化口内表面扫描。必要时，应在CBCT扫描前在牙齿上放置参考标记物；部分系统也支持后续在数字模型上规划并创建这些标记。通过连接至规划软件的立体摄像机，可借助参考标记物和虚拟规划实现对车针的实时定位。因此，在预备过程中，车针的位置可在显示器上以不同平面实时呈现。此外，空间位移、角度偏差以及深度位置也会被分别显示。目前市面上可获得的DNS大多由相对庞大的摄像机-标记系统构成。本文所述系统则采用微型化组件：一台轻量化摄像机（97 g）通过厂家专用连接装置安装于电动手机的微电机上，另配有一个小型标记物（10 mm × 15 mm），可便捷地固定于个体化制作的口内托盘上。出于研究目的，术后CBCT扫描可与术前影像配准，软件可据此计算被去除牙体组织的体积。本研究旨在展示从影像获取到临床实施，利用微型化导航系统引导开髓洞形制备的技术流程。

引言

在非手术牙髓治疗中，制备充分的进入通路是首个侵入性步骤¹。牙髓腔钙化（PCC）的患牙治疗难度大且耗时较长²，容易导致医源性错误，例如穿孔，可能严重影响牙齿的预后³。PCC 是一种可在牙外伤后观察到的现象^4,5，也是对龋病、修复操作或活髓牙治疗等刺激的反应⁶，可导致根管口向根尖方向移位。通常情况下，PCC 是牙髓活力的标志，仅当出现临床和/或影像学上的牙髓或根尖病变征象时才需进行治疗。剩余根管空间的根管口位置越靠近根尖，空间定位和照明就越困难，即使对于牙髓专科医生并借助额外设备（如手术显微镜）也是如此。

除了基于模板的静态导航技术⁷（可引导车针到达目标位置）外，动态导航系统（DNS）也被证实适用于牙体牙髓治疗中开髓洞形的制备^{8,9,10,11,12,13,14,15}。动态导航系统由摄像头-标记物-计算机系统组成，能够识别旋转器械（例如金刚砂车针）并实时显示其在患者口内的位置，从而为操作者提供引导。目前市面上少数可用的系统通常配备相对较大的口外标记装置和大型摄像设备。最近，一种微型化的系统被用于牙髓开髓洞形的制备，该系统包含一个重量较轻的摄像头（97 g）和一个小型口内标记物（10 mm × 15 mm）⁸。本研究旨在介绍利用该微型化动态导航系统从影像获取到临床实施的引导式开髓洞形制备技术。出于研究目的，术后可通过锥形束CT（CBCT）进行治疗效果评估（确定开髓洞形制备所致的牙体组织损失量），该评估方法也在本文中予以展示。

方案

由于本研究不涉及患者数据的使用，因此无需获得批准或同意。

1. 规划步骤

1. 打开规划软件，并确认已安装最新版本。
2. 点击 专家 将工作模式从 EASY 切换至 EXPERT。
3. 点击 新 在右侧边栏上开始新的病例规划。
4. 选择 图像来源 通过选择包含术前DICOM CBCT数据的文件夹。
   注意：根据左下角窗口中显示的图像质量，可能需要调整亨氏单位（HU）阈值。
5. 选择 创建数据集 继续进行规划。
6. 选择规划类型（上颌或下颌）。
7. 选择 编辑分割 开始牙弓的分割。
8. 在左侧边栏切换到轴向视图。
9. 选择 密度测量 对高X线阻射的牙体结构及周围低X线阻射区域（如空气）进行该测量，取其平均值图1).
   注意：平均值需手动计算；该软件未提供此项功能。
10. 返回到 三维重建 在左侧边栏。
11. 将下限阈值调整为计算得到的平均值（图2A).
12. 使用以下方法进行分段 泛洪填充 工具。为分割命名（图2B).
    注意：当选择并激活“洪流填充”工具后，可在三维重建视图中通过左键单击目标区域进行分割。
13. 通过选择完成牙弓的分割 关闭模块.
14. 左键单击 对象 > 添加 > 模型扫描.
15. 选择 加载模型扫描.
    注意：必须预先使用合适的口内扫描仪创建数字化表面扫描，并将数据集以 stl 文件格式保存在计算机上。
16. 选择 与其他对象对齐.
17. 选择在步骤 1.13 中创建的分割结果图2C).
18. 选择三个不同的匹配点 注册对象 和 模型扫描 分别通过在目标区域左键单击进行或通过标志点配准。
    注意：尽量在空间上分散选取点位，以增强数据的半自动匹配效果。选择解剖结构上显著的区域（如牙尖顶点、边缘嵴）作为标志点，也将有助于半自动配准过程。
19. 通过手动滚动各个平面检查配准情况，并完成配准。
    注意：如果锥形束CT（CBCT）与表面扫描之间存在明显偏差，则可能需要进行手动校正（图3).
20. 通过添加一个来规划进入腔 植入.
    注意：所使用的牙体预备钻头必须预先添加到种植体数据库中 通过 附加内容 > 植入物设计工具 > 植入 > 导入数据库. 可按照软件制造商的说明，将 bur 文件作为 .cdxBackup 文件导入。
21. 将钻头置于目标位置，并通过左键点击并移动来在所有平面上进行检查（软件提供不同的平面和视图以实现准确定位）图 4A).
    注意：车针的长轴应位于可视化根管空间的中心。大多数开髓洞形预备可使用直径为1.0 mm的柱状金刚砂车针。然而，对于根管较窄的牙齿，应考虑使用更小直径的车针，以实现对根管口的微创入路。
22. 选择 对象 > 添加 > 3D 模型 添加标记托盘的STL文件。
23. 将托盘放置在预定的进入 cavity 制备区域附近，确保实际操作过程中不会产生干扰（图4B).
24. 添加手术导板，并根据DNS制造商的说明书设计标记托盘。
25. 将标记托盘导出为STL文件，并使用3D打印机进行制造（图4C).
26. 通过选择导出整个规划 对象 > 虚拟规划导出 > 通用规划对象容器 按照DNS制造商的说明书进行操作。

2. 开髓腔预备

1. 将规划数据导入 DNS 通过 USB。
2. 选择正在治疗的病例。
3. 将标记物插入3D打印的标记物托盘中。
4. 检查标记物在标记物托盘中的适配情况。
5. 检查标记托盘在牙弓上的适配情况（图 4D).
6. 将钻针插入之前用于规划的手机手柄中。
7. 根据DNS制造商的说明，将车针在车针注册工具中进行注册（图5A).
8. 通过将车针移至显著位置（例如切缘）来检查注册是否正确；DNS 应显示器械尖端位于完全相同的位置图5B).
   注意：如果显示的车针位置不正确，请检查托盘在牙列上的就位是否合适，以及标记物在托盘中的安装是否正确。必要时，重新进行车针注册。若仍显示错误位置，则可能在托盘制作过程中发生了材料形变，此时不应进行开髓洞预备。
9. 将牙钻移动到将要治疗的牙齿处。
   注意：DNS 将自动切换至不同视图，提供空间和角度偏差的实时信息；右侧同时提供深度方向指示图5C).
10. 在DNS引导下进行开髓洞型预备。
    ​注意：预备操作应间断进行。预备过程中应清除车针及开髓腔内的碎屑，以避免产热。

3. 治疗评估

1. 使用与术前相同的 CBCT 机器设置生成术后 CBCT 影像。
2. 在软件中打开术前规划。
3. 选择 编辑分割。
4. 将下限阈值调整为计算出的平均值（见步骤 1.11）。
5. 使用 洪水填充 工具对治疗牙齿进行分割，并为该分割命名。
   注意：如果牙齿存在邻接接触，可能需要手动绘制分割边界，图 6。
6. 通过选择 关闭模块 选项完成分割。
7. 在左侧概览栏中右键单击已分割的牙齿，然后选择 转换为 3D 模型。
   注意：该分割将在概览中显示为 3D 模型。
8. 右键单击已分割的术前牙齿的 3D 模型，然后点击 可视化 > 属性。牙齿体积将以 mm³ 显示。
9. 新建一个病例。
10. 导入术后 CBCT 扫描的 DICOM 图像数据（CBCT 成像设置应与术前相同）。
11. 选择 编辑分割。
12. 将下限阈值调整为与术前数据计算所得相同的数值。
13. 使用 洪水填充 工具对治疗牙齿进行分割，并为该分割命名。
    注意：如果牙齿存在邻接接触，可能需要手动绘制分割边界。
14. 通过选择 关闭模块 选项完成分割。
15. 右键单击已分割的牙齿，将其转换为 3D 模型。
    注意：该分割将在概览中显示为 3D 模型。
16. 右键单击已分割的术前牙齿的 3D 模型，然后点击 可视化 > 属性。牙齿体积将以 mm³ 显示。
    注意：术前与术后体积之间的差值即为开髓准备过程中组织丧失的体积。
17. 打开术前规划。
18. 导入 模型扫描 > 导入分割，并选择术后牙齿分割。
19. 使用标志点配准对齐术前牙齿分割（见步骤 1.18）。
    注意：术前与术后数据的匹配过程有助于可视化，但对于体积测量并非必需。

结果

图7A 显示了在数字导航系统（DNS）辅助下，模型中切牙根管治疗开髓洞形的𬌗面观。图7B 显示相应的锥形束CT（CBCT）矢状面扫描图像。术后分割图像随后与术前CBCT数据进行配准（图7C）。术前与术后三维模型进行匹配（图7D），规划软件可自动计算并以mm³为单位显示术前（412.12 mm³）和术后（405.09 mm³）的体积（图8）。因此，组织损失体积为7.03 mm³。组织损失的绝对值本身并不具有重要临床意义。应比较不同方法下的组织损失值（例如，传统开髓方式与DNS，或不同DNS技术之间的比较），组织损失体积的显著差异可提示哪种技术更具微创优势。

讨论

多项研究和病例报告已证实了在牙髓治疗中进行引导式开髓腔预备的可行性⁷。利用导板和套管引导车针的导航技术（静态导航）被证明是一种精确且安全的方法，可用于定位钙化根管。此外，该方法的操作效果不受术者临床经验水平的影响¹⁶，使得在治疗严重牙髓钙化（PCC）牙齿时，能够避免牙体组织大量丧失或医源性错误（如穿孔）等风险。

当后牙出现严重牙冠-牙髓复合缺损（PCC）需要进行根管治疗时，由于咬合间隙减小，尤其是张口度受限的患者，使用导板和车针的静态导航技术可能面临挑战⁷。最近一项研究表明，与前磨牙或前牙相比，磨牙的预备入路与计划入路之间的偏差显著更大¹⁷，这被认为主要归因于手机头部与对颌牙之间的干扰。最近一份病例报告描述了一种基于无套管导板的技术，作为目前常用含套管系统的替代方案，并取得了满意的效果¹⁸。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Accuitomo 170	Morita Manufacturing	NA	CBCT 设备
coDiagnostiX	Dental Wings Inc	版本 10.4	主要用于种植手术的规划软件。通过将所用车针添加至种植体数据库，可规划牙体牙髓病治疗中的开髓通路
DENACAM	mininavident	NA	动态导航系统，包括：(1) 安装在电动手机上的摄像头，(2) 标记器，(3) 计算机与显示屏，(4) 相关软件
TRIOS 3	3Shape A/S	NA	表面扫描仪