数字化技术在牙髓疾病诊治中的应用进展

2018-8-24 10:08  来源:中国实用口腔科杂志
作者:彭俐 王祖华 阅读量:7113

    口腔医学数字化技术是指借助数字化硬件或软件辅助口腔医生实现精确、高效、自动、智能的口腔疾病诊断与治疗的技术。数字化技术在口腔颌面外科学、口腔修复学、口腔种植学、口腔正畸学中应用比较广泛,毋庸置疑,牙体牙髓病学的诊疗也已发展到数字化时代。

    目前,数字化技术在牙体修复学中的应用较为成熟,并给牙体修复学带来了革命性的变化,而在牙髓病学方面,虽然各种数字化技术和设备的引入使得牙髓疾病的诊治更加直观、精准、微创,但其应用发展仍相对缓慢。目前在牙髓病学中应用的数字化技术主要有锥形束计算机断层扫描(cone-beam computedto-mography,CBCT)、微计算机体层扫描(microcomputed tomography,μCT)、三维光学扫描(three dimensional optical scan)、计算机辅助设计(computer aided design,CAD)、3D打印(three-dimensional printing,3Dprinting)、数字化辅助诊断分析(computer aided diagnosis&analysis)和数字化导航(computer assisted navigation system,CANS)等。本文就近年来数字化技术在牙髓疾病诊断及治疗中的应用做一总结。

    1.数字化技术在牙髓疾病诊断中的应用

    在牙髓疾病学诊断中应用的数字化技术主要包括CBCT、μCT和3D打印等。

    1.1CBCT

    目前,CBCT已被证实是牙髓疾病诊断中有价值的辅助手段,如展示根管形态或诊断根尖病变。透明牙染色法被认为是根管形态研究的金标准,但它不适用于临床应用;而CBCT因其较高的空间分辨率在诊断根管数目和形态方面可达到与透明牙染色法一致的效果。CBCT具有非侵入性、立体、精准、易行的特点,在复杂变异根管的诊断中具有特殊的优势,结合使用显微超声技术,能减少根管遗漏的发生,提高根管治疗的疗效。另外,相较于根尖片,CBCT能够确定病变与正常解剖结构的三维关系,在特定的病例中显得尤为重要,如上颌窦和颏孔等重要解剖结构周围的病变、Ⅲ型或Ⅳ型牙内陷等根管结构复杂的病例、可疑的非牙源性病损、严重的内吸收和外吸收、牙根纵裂等。已有研究表明,CBCT在辅助高难度病例的诊断及治疗计划的制定方面有积极作用。

    近来,Yilmaz等以CBCT三维图像为基础,开发出了计算机辅助诊断软件,以专家基于临床、放射学和组织病理学特征的鉴定为基准,发现软件可以高度准确地分辨根尖囊肿和牙源性角化囊肿(KCOT),准确性在94%以上,对计算机辅助诊断在牙髓病学中的应用具有重要的提示意义。当然,CBCT在应用中也存在一些局限性,主要表现为:分辨率较低,约125μm,对于显示复杂根管系统的微小结构仍有所欠缺;与根尖片相比,CBCT放射剂量较大,费用较高、根充材料或金属材料的放射伪影存在干扰。故而,欧洲牙髓病学协会发布的CBCT在牙髓病学中的应用指南中指出,使用CBCT应遵循合理使用低剂量的原则。

    综上,CBCT有助于医生对患牙的诊断和制定治疗计划且诊断准确度较高,但由于其分辨率较低、放射剂量较大等局限,在牙髓诊断方面医生应掌握其适应证,以便更好地服务于临床。

    1.2μCT

    又称为微型CT或显微CT,从20世纪90年代开始逐渐应用于口腔领域。作为一种数字化技术,显微CT因其分辨率高(5~25μm)、重复性好、非侵入性等优点在显示和分析根管形态方面具有独特的优势。

    目前,显微CT主要用于离体实验,可帮助临床医生定性、定量、形象直观地了解复杂根管系统的解剖特点和相关参数,如主根管分类、根管弯曲度、侧支根管位置、根尖孔和根尖的位置关系、根尖狭窄区位置、牙本质厚度、根管体积、根管表面积等。但由于视野较小等原因,显微CT尚无法直接应用于临床检查。随着显微CT技术及相关分析软件的改进,有望将其用于临床,届时势必给复杂根管系统的诊断带来极大方便。

    1.3 3D打印技术

    3D打印技术又称为计算机辅助快速成形(computer-aided rapid prototyping,CARP)技术,是一系列加法加工的数字化技术的统称。3D打印技术能够更加形象具体地展示CT三维数据,从21世纪初开始被用来诊断根管系统的复杂结构及特殊病变。Lee等基于CT扫描数据成功打印出远中3个独立根的下颌第一磨牙,为该牙的根管治疗奠定了基础。除了应用于复杂根管结构的诊断外,3D打印牙齿模型也可作为根管外侵袭性吸收的辅助诊断。

    从患牙模型上能够简便直观地判断病变的确切位置和大小,与拔除后的患牙相比,吸收区域的大小和位置基本一致,并且可以通过患牙模型的连续切片进一步展示病变结构。因此,3D打印技术可以在不拔牙的状态下获得较为精确的患牙三维模型,对于直接观察、诊断、治疗、记录临床中不常见的根部解剖结构大有裨益。现有研究证实,灵通-Ⅲ型打印机打印的全口义齿聚乳酸蜡型与CAD数据的全表面整体3D偏差分析结果为0.013mm左右。

    综上,基于CT数据的快速成形技术是一种较为直观的诊断根管形态的方法,但作为诊断方式,其简便易行性、经济实用性则有待商榷。

    2.数字化技术在牙髓治疗中的应用

    2.1数字化技术在常规根管治疗中的应用

    2.1.1计算机辅助识别根管口

    正确识别根管口的数目和分布是根管治疗成功的基础和重要环节。Brüllmann等将开发的软件与显微镜上的摄像头连接,通过最小距离分类图像识别算法自动检测图像上开髓洞形内的根管口,灵敏度可达90.1%,虽不能代替临床医生的判断,但在临床根管治疗、医患交流和临床教学中是一种很有发展潜力的辅助手段。

    2.1.2确定工作长度

    在根管治疗中,准确确定工作长度是根管治疗成功的关键。Christofzik等使用计算机辅助图像分析系统对两种根管长度测量仪的精确性进行分析计算,结果表明,不同根管长度测量仪的数字化图像分析评估的结果更加客观,因此,计算机辅助图像技术可用于客观评估根管长度测量仪的精确性。另一方面,有学者通过体外实验直接利用CBCT测量工作长度,发现与金标准相比,CBCT的测量结果准确可靠。因此,通过CBCT测定患牙工作长度可作为根管长度测量仪有效的补充和验证。

    2.1.3计算机辅助识别器械形变

    器械分离是根管治疗中常见的并发症之一,可能会影响治疗效果。器械分离重在预防,而大多数情况下,使用过的镍钛器械肉眼难以看出形态改变。目前,观察镍钛器械形变的方法有体式显微镜和扫描电镜等。有学者发现,通过AutoCAD计算机软件和立体显微镜图像能够发现视觉或显微镜都不能检查到的器械形变。因此,AutoCAD有望成为开发椅旁计算机图像分析程序的基础,用于检测或评估器械是否存在特定形变,是否能够继续安全使用的辅助手段。

    2.1.4计算机辅助改进器械设计

    随着数字化技术的发展,各种高分辨率检测技术或图像处理技术被用于描述物体的三维信息。例如利用光学扫描获取表面信息,利用CT扫描获取内部信息,基于计算机辅助激光扫描数据使用建模软件绘制3D数字模型等。基于上述技术,Nassef介绍了一种构建根管锉模型的新方法:使用CT扫描和立体显微镜获取锉的数字信息,包括锥度、螺距、横截面设计等精细复杂的特征,以分段形式构建智能3D旋转锉(intelligent rotary dental files,IRDF)模型。该方法有助于分析、研究、生产各种类型的锉系统,以期达到根管清理和成形目的的同时减少器械分离的发生,从而帮助口腔医生在复杂的根管中改进治疗计划。

    2.2数字化技术在疑难牙髓疾病治疗中的应用

    CBCT三维影像能够显示钙化及弯曲根管、畸形结构、器械分离等疑难情况,但还是无法直接指导牙髓疾病的治疗操作。相关结构的定位仍需依赖术者的临床经验进行判断,操作依然存在一定的风险。数字化导板及导航技术的引入使得疑难的根管治疗更加直观、精准、微创。

    2.2.1计算机辅助设计制造导板引导下的钙化根管治疗

    钙化及狭窄根管的治疗是临床医生面临的难题,在CBCT、牙科手术显微镜及超声技术的辅助下,能够显著提高治疗成功率,但仍然不能保证所有病例的成功疏通,仍会存在侧穿、偏移等的发生;或者不可避免地磨除过多牙体组织,影响患牙的抗力。而基于CBCT和光学扫描数据,计算机辅助设计制作的钙化根管数字化开髓导板的引入,在体外实验和临床应用中初步显示出优越性:应用导板体外开髓研究结果显示,钻针末端平均偏差量为0.12~0.13mm,平均角度偏差为1.59°,误差与不同操作者无关,并且很大程度上节省了治疗时间;临床方面的报道显示,计算机辅助设计制造开髓导板能够明确定位钙化根管,成功避免了穿孔等并发症的发生,获得了较好的临床疗效。

    2.2.2 3D打印辅助畸形结构定位与治疗

    畸形牙齿的牙髓治疗对于临床医生来说是一个挑战,异常解剖结构的存在往往导致感染清除不彻底、难以实现严密的封闭或者出现根管治疗并发症。3D打印技术的引入使得医生能够预先分析畸形牙齿的结构,在体外模拟确定治疗入路和治疗方式,提高治疗的精确性,扩大患牙保留的范围。Byun等在3D打印技术制造的实体牙齿模型和个性化的导向夹具(jig)的辅助下实现了牙根弯曲内陷牙的根管治疗,在治愈患牙的同时避免了并发症的发生。类似地,Kfir等基于CBCT和3D打印技术,在保存牙髓活力的前提下,治愈了1例复杂Ⅲ型内陷上中切牙的大面积根尖病变,成功实现了患牙的保存。

    2.2.3数字化导航下取分离器械

    器械分离是根管治疗的棘手并发症之一,尤其是分离部分位于根管弯曲以下或超出根尖孔时,定位和取出均存在较大困难。Sukegawa等报道,通过计算机辅助导航系统实时定位分离器械,同时结合稳定可重复定位的垫,消除下颌骨的移动性对术前与术中成像数据同步性的影响,避免损伤周围的重要结构,最终安全和微创地移除了根尖孔外的分离器械。使用计算机辅助导航系统是解决根管治疗时器械分离难题的可行方法,与常规X线片和CBCT相比,更加直观、精准、可控。

    2.3数字化根尖手术导板

    根尖手术中要求能够准确地定位根尖,沿与牙长轴垂直方向切除至少3mm根尖,术中还需注意保护相邻的重要组织结构。术前通过拍摄CBCT,能够对牙根的结构及与相邻组织的关系进行初步了解与判别,但还是无法通过三维影像直接定位根尖、控制根尖切除长度及角度。随着数字化技术的发展,以光学扫描、CT扫描为基础的计算机辅助设计及3D打印导板在根尖手术中已有初步应用。在导板的引导下实现了对截骨尺寸、根尖切除长度和角度的控制,避免了上颌窦黏膜穿孔等并发症,明显提高了根尖手术的准确性和效率,减少了手术创伤。

    3.总结

    数字化技术正在改变着口腔医学,虽然在牙髓病学方面数字化技术的发展应用相对缓慢,但目前数字化技术和设备的引入在牙髓疾病的诊治中展现出了直观、精准、微创的特点,本文就数字化技术在牙髓疾病中的诊断及治疗进行了总结。在数字化技术辅助诊断中,使用CBCT在展示根管细节或诊断根尖病变中具有显著优势,显微CT凭借其高分辨率、重复性好、非侵入性等优点有助于显示和分析根管形态,而3D打印技术在诊断根管形态中具有直观、准确的特点。在牙髓疾病的治疗中,数字化技术主要用于计算机辅助识别根管口、确定根管工作长度、识别器械形变、辅助改进器械设计、3D打印辅助畸形结构定位与治疗及数字化导板与导航,在治疗过程中,数字化技术均展现出优于传统技术的特点。

    总体而言,数字化技术在牙髓疾病的诊断、治疗等各个方面均具有其显著优势,应用前景良好。

编辑: 陆美凤

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