计算机辅助技术在纤维桩拆除中的应用

    近年来，纤维桩逐渐取代金属桩在临床上得到广泛应用，其与牙本质相似的弹性模量、出众的美学性能及良好的粘接性能等特点，确保了纤维桩和牙本质的牢固结合一体化，但也提高了临床上拆除的难度。
    临床上需要拆除纤维桩的牙体往往经过预备，难以通过牙冠判断牙根和纤维桩的方向，增大了拆除时发生偏斜和根管侧穿的风险。目前，纤维桩的拆除系统主要有机械钻头磨除和超声波器械磨除两大类。随着“引导式牙髓治疗”概念的临床应用，推动了计算机辅助技术在牙体牙髓应用研究的开展，动态导航系统（dynamic navigation system，DNS）和数字化导板技术也被应用于纤维桩拆除的临床操作中。本文旨在介绍各种纤维桩拆除方式的临床应用和优缺点，分析计算机辅助技术在临床纤维桩拆除中的准确度及误差因素，以期为医师的临床操作提供相关参考依据。
    1.现有的纤维桩拆除方式
    对于金属桩或氧化锆桩的拆除，通常是利用牙科金刚砂钻头或超声波扩大桩体与牙体之间的间隙，将桩体从根管内完整取出。但由于纤维桩的结构是由纵向排列的纤维束（如碳、石英、二氧化硅、锆石或玻璃）嵌入环氧树脂基质中所制成，并采用树脂基粘接剂与牙本质形成化学结合，故临床上需沿着纤维束磨除桩体才能达到拆除目的。
    1.1 机械钻头磨除
    临床上常采用牙科金刚砂钻头磨除根管内纤维桩，针对该种拆除方式，部分制造商生产了专有的拆除套装，其中包括一个起始导向钻（用于在纤维桩冠部形成初始孔） 和一系列的硬质合金钻针，并表示可以在较短的时间内拆除根管内纤维桩，但Haupt等认为，与单纯的机械钻头或超声波器械拆除相比，大多数拆除套装无法有效去除根管内的纤维桩和粘接剂，并且会导致根管壁上出现较多的微裂纹，同时该套装仅适用于特定的纤维桩系统，增加了临床应用的局限性。
    对于单纯使用机械钻头拆除纤维桩而言，由于无法使钻头始终保持在纤维桩的轴线上，不仅拆除的临床时间长、去除的牙体组织量多、根管侧穿的风险高，而且操作者的经验对拆除的有效性具有显著影响。
    1.2 超声波器械磨除
    超声波装置通过与纤维桩之间的摩擦作用或破坏桩体周围的粘接剂以达到去除纤维桩的目的。对于拆除纤维桩的有效性而言，Haupt等在报告中指出：超声波器械拆除的有效性高于拆除套装；并且根管壁穿孔的概率也低于机械钻头磨除，但稍高于拆除套装。在抗断裂性能方面，使用超声波器械后牙体的断裂阻力值明显低于使用拆除套装的牙体，超声波器械的拆除时间和拆除前后牙体的体积变化也均明显大于拆除套装，并且操作者的经验对拆除时间和有效性具有显著影响。
    由于在纤维桩拆除过程中，根管内狭小的空间被拆除钻针所占据，医师无法在直视的状态下准确拆除，只能凭借经验和影像学资料来判断深部纤维桩的走向，导致临床上纤维桩拆除时间长、去除牙体组织量多、根管壁侧穿风险高等问题。
    随着计算机辅助技术在口腔领域运用研究的开展，其优势也逐渐被临床医师所认可，该技术通过将患者的口内情况与影像学资料相结合，在数字模型上预演复杂的治疗过程，规避可能存在的风险，减少临床的治疗时间，提高治疗的准确性。目前计算机辅助技术在纤维桩拆除方面主要为数字化导板辅助拆除与动态导航辅助拆除两大类，接下来将详细介绍这两项技术在纤维桩拆除中的应用。
    2.数字化导板技术辅助拆除纤维桩
    2.1 数字化导板的概念及组成
    数字化导板是口腔种植数字化导向模板的简称，是为了实现种植手术方案所设计制造的个性化手术辅助工具。目前，数字化导板技术也逐渐应用于各个口腔诊疗领域，如引导根管预备、根尖切除术、自体牙移植术及辅助纤维桩拆除等。根据导板支持形式的不同可分为：牙支持式导板、骨支持式导板和黏膜支持式导板。对于纤维桩拆除，一般采用牙支持式导板和相应的钻针。
    2.2 数字化导板的设计、制造及应用
    2.2.1 术前评估
    通过临床和影像学检查结果，评估患牙及口腔的整体情况，确定其进行牙髓再治疗的必要性。理论上，该技术可以运用于需要拆除纤维桩的所有病例，但部分患者出于自身口腔条件可能无法使用，如：1） 张口度有限，该方式需要一定的张口度来容纳导板和钻针，张口度过小会影响导板的使用，特别是在进行后牙治疗时；2） 若导板戴入后，患者出现强烈的异物感与不适也会影响导板的运用；3） 若邻牙存在金属修复材料会导致影像上产生伪影，影响导板设计；4） 若邻近组织无法提供导板的稳定就位也不建议使用。
    2.2.2 导板的设计和制造
    采集患者口腔局部锥形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）和牙列的扫描数据，应用导板设计软件对2项数据进行配准。根据CBCT中纤维桩的直径、位置、方向及长度，确定拆除钻针的大小、导环的位置、车针的入路方向及深度，最终输出导板的STL数据，采用三维打印机进行打印。
    2.2.3 导板的临床应用
    将导板固定于患牙和邻近组织上，确定就位并保持稳定，使用配备的钻针进行纤维桩拆除，拆除过程中辅以生理盐水冲洗，降低局部温度及排出碎屑，直到完全去除纤维桩。
    关于导板辅助拆除纤维桩的钻针，其直径主要是与纤维桩的直径相匹配，为0.75~2.2 mm，钻针种类多为种植引导钻或经过改良的器械，部分文献中所使用的钻针与常规非引导式拆除的钻针相同，或是直径相匹配的钨钢车针。目前的纤维桩拆除的临床文献中大部分选用的是上前牙。
    对于前后牙拆除可能存在的差异有：1） 前牙操作空间较大，方便导板使用；2） 与后牙相比，上前牙根管多为较直且长的单根管，置入的纤维桩也更长，可能更适合使用导板进行引导拆除；3） 上前牙受倾斜向咬合力的作用，纤维桩折断概率可能更高。目前尚未有关于导板和导航技术在拆除前后牙纤维桩差别方面的研究报告，Loureiro等评价了引导式牙髓治疗在前后牙牙体磨除量方面的研究，比较了引导根管入路和传统根管入路对切牙和磨牙的牙体磨除量，结果表明，是否用导板的牙体磨除量在切牙区无明显差异，而在磨牙区导板组的牙体磨除量较少。
    2.3 数字化导板辅助纤维桩拆除的优缺点
    使用导板拆除纤维桩时，导环将钻针准确地保持在纤维桩的轴线上，因此防止了牙体组织的过多去除、降低了根管壁侧穿的风险，使操作者在可预期的范围内精准、微创地拆除纤维桩，从而获得良好的预后效果。相对于现有的纤维桩拆除方式，该技术不受操作者经验的影响、临床时间短、过程简单、优化了患者的就诊体验。
    但该技术也存在着一定的限制：1） 缺乏实时可视化，不允许术中改变钻针轨迹；2） 导板限制了冷却水有效进入术区，操作者需要在拆除过程中频繁地取出钻针进行冲洗，影响局部降温和纤维桩碎屑的排出；3） 无法应用于咬合空间有限的后牙区；4） 导板的放置阻碍了医生的视野，影响判断。
    2.4 数字化导板辅助纤维桩拆除的准确度及误差分析
    基于目前的研究结果可知，导板辅助纤维桩拆除的偏差值远低于机械钻头的拆除结果，并且有学者认为，导板辅助纤维桩拆除的准确度与其辅助钙化根管预备的准确度相当。与目前的拆除方式相比，数字化导板的运用，提高了纤维桩拆除的准确度，弱化了医师经验在拆除结果中的作用，使拆除结果处于医师可预期的范围内。
    对于该技术可能的误差因素主要包括：1） 数据误差，CBCT的扫描层厚、体素均会影响图像的分辨率和灰度值，干扰导板的设计，口内扫描的精度受多种因素影响，如唾液、操作者熟练程度、设备、扫描区域等；2） 技术误差，不同导板设计软件在数据处理方面的误差；3D打印方法、机器和环境的不同，即使打印相同的模型，精度也可能会有所不同，操作过程中导板未完全就位或稳定性不足也会影响最终的拆除结果；3） 人为误差，操作者的视线受阻或患者的开口度较小均会对拆除操作产生影响。
    3. DNS 辅助拆除纤维桩
    3.1 DNS 的概念及组成
    DNS一般用于口腔种植手术中，根据手术方案，术中实时追踪定位，引导种植体植入相应的位置和方向，实现精准种植，其最显著的优势在于实时追踪显示钻针的位置和方向，并允许在需要的情况下改变钻针轨迹。近年来DNS也逐渐应用于各个口腔诊疗领域，如引导根管预备、根尖切除术、钙化根管定位、骨内麻醉及纤维桩拆除等。DNS一般由导航仪、U型管、导航用手机、参考板、固定装置、长短球钻、调整扳手等组成，不同的导航系统可能存在部分差别。
    3.2 DNS 的临床应用
    3.2.1 术前数据采集及方案设计
    根据患牙所在部位选择合适的U型管（配准装置），利用硅橡胶轻体或聚醚材料，将U型管放置在患牙区域，并固位于邻牙；待材料固化后取下U型管，复位检查，确保稳定就位，并配戴U型管拍摄CBCT。完成后，妥善保管U型管待术中使用。随后进行牙列扫描。将采集的数据导入导航软件中，将CBCT与牙列扫描数据配准并设计拆除方案，该操作与导板设计基本相似。
    3.2.2 DNS 辅助拆除纤维桩
    按照产品要求，调整导航仪，连接器械，进行参考板标定，标定过程中球钻尖端与参考板上半球形凹槽相对应，手机和参考板上的光学定位器对准导航仪上方的红外光导航装置。标定结束后，安装固定装置并进行配准，配准的目的是为确定术区坐标系与虚拟坐标系之间的空间关系，此处采用的U型板配准是通过U型板上的凹坑作为基准点进行配准，有研究结果表明，该项配准方式可以使种植体较为准确的植入术前所设计的位置，但若U型板无法稳定固位于患区邻近牙体组织上，则不适合运用该项配准方式，配准前，为患者配戴消毒完成的U型管，使用短球钻在U型管表面的球坑内点击采集，一一配准。
    配准完成即可进入导航。拆除操作前，先用球钻点触口内余留牙牙尖，对比口内情况与导航仪显示是否一致，确认无误后，即按照设计方案进行纤维桩拆除。根据导航仪界面调整钻针位置、方向及深度，最终完成纤维桩的拆除。
    3.3 DNS 辅助拆除纤维桩的优缺点
    相比于现有的纤维桩拆除方式，DNS能够更加精准、高效、微创地去除纤维桩，在一定程度上可以降低复杂治疗案例中医源性错误的风险。相对于导板辅助技术，DNS的显着优势在于：1）实时可视化，允许术中改变钻针轨迹；2） 便于冲洗，避免局部过热风险；3） 允许在咬合间隙较小的区域内使用，并且用于配准的U型板体积小，患者的异物感和不适感较轻；4） 可以应用于张口度较小的患者；5） 不会干扰医生的视野，影响判断；6） 可以同天完成数据采集、方案设计、引导拆除，缩短治疗周期。
    但该技术也存在着一定的局限性：1） DNS的成功应用一定程度上取决于操作者的熟练情况，并且运用过程中操作者需查看导航仪屏幕上的系统显示，而不是直视术区，与平常的操作大不相同，具有较高的技术敏感性；2） 固定装置需放置在患牙的同颌对侧牙体上，对于该区域无牙或牙体重度松动的患者可能不适合进行该项操作；3） 若患牙的邻近牙体组织上存在金属修复材料会导致CBCT影像中产生伪影，影响拆除方案的设计；4） DNS的设备较昂贵、附件笨重且各项设置繁琐。
    3.4 DNS 辅助拆除纤维桩的准确度及误差分析
    关于DNS 辅助纤维桩拆除的准确度研究，Janabi等指出，导航技术的偏差值、牙齿组织损失量和操作时间均明显低于机械钻头的拆除结果。与现有的纤维桩拆除方式相比，DNS具有更高的拆除准确性和临床操作效率，并且现有拆除方式存在的风险与不足也可以通过DNS技术进行规避与完善，医师的操作可以通过可视化技术实时呈现，并允许在操作过程中根据实际拆除情况对治疗计划进行一定的调整，使得整体治疗过程更加灵活、可协调。
    对于DNS的误差因素主要包括：1） 数据误差，该方面的误差情况与导板技术相似；2） 技术误差，导航设备的准确性、跟踪定位系统的误差、不同配准方式本身及配准过程中所产生的误差；3） 人为误差，患者在术中的配合程度和医生的熟练情况也会对准确度产生影响。
    4.展望
    纤维桩拆除仍是临床操作中的一大难点，不同的拆除方式具有各自的优缺点，数字化导板技术和DNS能够满足临床上精准、高效、微创的治疗理念。但目前关于该方面的研究仍基于有限的病例报告和体外研究，需要更多的临床研究、长期随访以及标准化的实验来完善，并且目前计算机辅助纤维桩拆除的误差来源较复杂，提高其准确度是将其广泛应用于临床的首要考虑和解决的问题。