3D打印在微創(chuàng)牙髓治療中的應(yīng)用

宗菲 榮麗

摘 要：在當(dāng)今數(shù)字化精準(zhǔn)醫(yī)療的時(shí)代，3D打印技術(shù)利用掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，為口腔診療帶來(lái)了新思路。近年來(lái)，微創(chuàng)牙髓治療的理念快速發(fā)展，其目的是為了優(yōu)化根管治療的長(zhǎng)期療效，使根管治療后的患牙更好的行使功能和長(zhǎng)期存留，將3D打印技術(shù)引入到微創(chuàng)牙髓治療中，為實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)治療提供了新方式。本文概述了3D打印在微創(chuàng)牙髓治療中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：3D打印；微創(chuàng)牙髓治療；牙體牙髓?。欢ㄏ?qū)О?/p>

中圖分類號(hào)：R781.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.06.002

文章編號(hào)：1006-1959（2018）06-0004-03

Application of 3D Printing in the Treatment of Minimally Invasive Pulp

ZONG Fei，RONG Li

（Binzhou Medical College，Binzhou 256600，Shandong，China）

Abstract：In the era of digital precise medical treatment，3D printing technology uses scanning data for 3D reconstruction，which brings a new idea for oral diagnosis and treatment.In recent years，the concept of minimally invasive pulp therapy has developed rapidly.In order to optimize the long-term curative effect of root canal therapy and make the affected teeth function better and retain for a long time after root canal therapy，3D printing technology was introduced into minimally invasive pulp therapy.This paper reviews the application of 3D printing in minimally invasive pulp therapy.

Key words：3D printing；Minimally invasive pulp therapy；Dental pulp disease；Directional guide plate

根管治療的主要目的是通過(guò)預(yù)防和治療牙髓根尖周疾病，使功能牙得以長(zhǎng)期的保存。在臨床治療中有許多因素影響著根管治療的效果，其中就包括根管預(yù)備后牙體結(jié)構(gòu)的完整性。Gluskin AH [1]等人指出，牙齒預(yù)備后剩余牙體組織的完整性是決定預(yù)后的關(guān)鍵因素，隨著精準(zhǔn)微創(chuàng)治療時(shí)代的到來(lái)，微創(chuàng)牙髓治療的理念被提出并得到越來(lái)越多的認(rèn)可。

1 微創(chuàng)牙髓治療

微創(chuàng)牙髓治療（minimally invasive endodontics，MIE）指的是在預(yù)防和治療牙髓病和根尖周病的同時(shí)，最大限度的保存現(xiàn)有的牙體組織[2]，這一理念涵蓋了從診斷、治療、再治療到最終修復(fù)的整個(gè)過(guò)程。MIE的目的是盡可能的減少醫(yī)源性牙體組織損失導(dǎo)致的根管治療后的牙折，從而延長(zhǎng)治療后牙齒的使用壽命。隨著材料學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等學(xué)科的進(jìn)步和發(fā)展，為根管治療提供了新的可能，使微創(chuàng)的理念得以在臨床中實(shí)踐。

相比傳統(tǒng)牙髓病的治療，MIE更傾向于疾病的預(yù)防和阻止其進(jìn)展，同時(shí)包括盡可能少的去除并用人工材料替代牙體組織。MIE的治療內(nèi)容涉及到：牙髓病的診斷、預(yù)防；再礦化治療；微創(chuàng)開(kāi)髓方式、微創(chuàng)的根管清理成形，盡量多的保留健康牙本質(zhì)；根管充填過(guò)程中減小壓力，防止根折；減少修復(fù)體替換牙體組織的量，以粘接修復(fù)為主的微創(chuàng)修復(fù)形式；再治療和牙周手術(shù)時(shí)盡量保存牙體結(jié)構(gòu)；為樁核冠系統(tǒng)或冠修復(fù)建立健康的牙體邊緣，如行正畸牽引或冠延長(zhǎng)術(shù)，而非簡(jiǎn)單的拔除后種植修復(fù)等等[3，4]。近年來(lái)，MIE著重強(qiáng)調(diào)對(duì)頸周牙本質(zhì)（peri-cervical dentin，PCD）保護(hù)，提倡在開(kāi)髓及清理根管的過(guò)程中盡量保存這部分結(jié)構(gòu)，PCD指的是位于牙槽嵴上下4 mm處的牙本質(zhì)的，Clark等人[5]的研究表明：PCD對(duì)于牙齒的長(zhǎng)期保存有著重要意義，能有效的支撐剩余牙體組織，抵抗牙齒折裂，提供后期修復(fù)所需牙本質(zhì)肩領(lǐng)的位置。

2 3D打印在微創(chuàng)牙髓治療中的應(yīng)用流程

3D打印是一種由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)三維數(shù)字模型，通過(guò)成型設(shè)備將材料逐層累積形成一個(gè)實(shí)體對(duì)象的新型數(shù)字化成型技術(shù)[6]。1990年，Charles Hull[7]首次將3D打印技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，開(kāi)創(chuàng)了數(shù)字化醫(yī)學(xué)的新思路，將3D打印技術(shù)由工業(yè)領(lǐng)域延伸至醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。3D打印利用其精準(zhǔn)化、個(gè)性化、復(fù)雜化的優(yōu)勢(shì)，為術(shù)前診斷、臨床治療方案輔助設(shè)計(jì)、義體設(shè)計(jì)以及醫(yī)學(xué)教學(xué)提供了新的可能性及便利條件[8]，同時(shí)在定制個(gè)性化醫(yī)療器械、組織工程學(xué)、個(gè)性化種植體制作等方面有著其他技術(shù)無(wú)法取代的優(yōu)勢(shì)。由二維到三維，由數(shù)字化圖像到實(shí)體模型，3D打印技術(shù)為醫(yī)學(xué)進(jìn)步帶來(lái)了前所未有的創(chuàng)新，其在微創(chuàng)牙髓治療中的應(yīng)用流程包括以下幾個(gè)方面。

2.1數(shù)據(jù)采集 三維重建的第一步是通過(guò)計(jì)算機(jī)斷層掃描或者核磁共振，掃描病變區(qū)域獲得理想的三維數(shù)據(jù)，并以DICOM格式保存下來(lái)。其中CBCT以其掃描時(shí)間短、圖像分辨率高、偽影相對(duì)減少、輻射劑量較低、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)[9]成為牙體牙髓病學(xué)中三維數(shù)據(jù)收集最佳工具。

2.2數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采集后，輸入特定的計(jì)算機(jī)建模軟件中進(jìn)行三維重建，構(gòu)建出形態(tài)曲面，口腔醫(yī)學(xué)常用的軟件有Mimics、3ds Max software、coDiagnostiXTMversion等。運(yùn)用切割工具分離出目標(biāo)區(qū)域，選用合適的閾值提取出牙體硬組織結(jié)構(gòu)，以此可以區(qū)分出髓腔和根管形態(tài)。導(dǎo)板的設(shè)計(jì)是運(yùn)用布爾運(yùn)算的“減法”得出在牙冠外側(cè)擴(kuò)展的數(shù)字信息，重建得出一個(gè)“殼”，這個(gè)“殼”的內(nèi)側(cè)面與牙冠吻合。創(chuàng)建一個(gè)圓柱體，沿根管方向延伸至咬合面，此管相當(dāng)于開(kāi)髓的通道，因此可以在設(shè)計(jì)此通道時(shí)有目的性的避開(kāi)PCD。復(fù)制這個(gè)圓柱體并擴(kuò)大直徑，再通過(guò)布爾運(yùn)算就可以得出引導(dǎo)方向的管道，將數(shù)據(jù)保存為STL格式。

2.3 3D打印 將數(shù)據(jù)輸入3D打印機(jī)中，逐層打印出實(shí)體形態(tài)。根據(jù)不同的成型原理，3D打印主要分為激光光固化技術(shù)（SLA）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、熔融沉積成型技術(shù)（FDM）、分層實(shí)體制造技術(shù)（LOM）等[10]。通過(guò)打印機(jī)制造出實(shí)體導(dǎo)板試戴入病人口內(nèi)，判斷是否合適，試戴合適后醫(yī)師就可通過(guò)導(dǎo)板定位根管入路點(diǎn)，微創(chuàng)去除牙體組織。

3 3D打印在微創(chuàng)牙髓治療中的應(yīng)用

3D打印技術(shù)以一種更為安全、可控的方式輔助微創(chuàng)牙髓治療的實(shí)現(xiàn)，其應(yīng)用主要在開(kāi)髓、尋遺漏根管以及輔助特殊根管疏通等方面，借助打印出的導(dǎo)板以及模型輔助臨床操作，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化醫(yī)療的目標(biāo)。

3.1 輔助診斷及制定治療計(jì)劃 3D打印技術(shù)制作出的實(shí)體3D模型，可以廣泛應(yīng)用于教學(xué)和術(shù)前了解根管解剖形態(tài)、輔助診斷、對(duì)復(fù)雜根管的術(shù)前模擬治療以及制定相應(yīng)的治療計(jì)劃。Kim[11]利用快速成形技術(shù)制作的立體模型來(lái)觀察上頜中切牙外吸收的準(zhǔn)確位點(diǎn)及范圍，這使得臨床診斷有更加確切的依據(jù)。髓腔及根管的復(fù)雜性以及不可視性為根管治療帶來(lái)挑戰(zhàn)，尤其是鈣化和異常發(fā)育的根管，臨床常用的口內(nèi)片難以滿足此類根管術(shù)前評(píng)估的要求，利用3D打印技術(shù)可以復(fù)制牙體結(jié)構(gòu)，方便在直觀下了解根管的解剖結(jié)構(gòu)[12]，Seung-Jong Lee等[13]人甚至制作了一個(gè)放大的模型來(lái)觀察下頜第一磨牙遠(yuǎn)中3個(gè)根管的形態(tài)，以求準(zhǔn)確的制定出完善的治療計(jì)劃。

3.2 3D打印導(dǎo)板輔助微創(chuàng)開(kāi)髓 傳統(tǒng)開(kāi)髓方法是憑借操作者的經(jīng)驗(yàn)，在冠方預(yù)備出一個(gè)充分敞開(kāi)的空間，方便口腔醫(yī)師尋找及疏通根管。而MIE提倡微創(chuàng)開(kāi)髓的方式，這種方式即使對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的牙體醫(yī)師來(lái)說(shuō)也有很大的難度，曾有學(xué)者利用重建的三維圖像測(cè)量出根管口在頜面的投影據(jù)兩個(gè)邊緣嵴的距離來(lái)定位微創(chuàng)開(kāi)髓孔的位置[14]。而CT引導(dǎo)下開(kāi)髓（CT-guided endodontic access，CT-GEA）技術(shù)利用開(kāi)髓導(dǎo)板不僅提高了開(kāi)髓的精確度，有效的保存了PCD，也簡(jiǎn)化了尋找根管口的操作步驟。國(guó)外有學(xué)者對(duì)于前牙開(kāi)髓導(dǎo)板的準(zhǔn)確性做過(guò)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)偏差角度僅為1.59°，不同操作者之間出現(xiàn)的偏差沒(méi)有顯著性差異[15]。

3.3輔助畸形牙微創(chuàng)治療 牙內(nèi)陷（dens invaginatus）是牙齒發(fā)育期間牙釉質(zhì)向牙乳頭內(nèi)凹陷所致，是牙齒鈣化前形成的深入到牙冠或牙根內(nèi)部的凹陷。因其根管的特殊性使得臨床治療變的比較困難，尤其是在尋找內(nèi)陷根管時(shí)。2013年，AndaKfir報(bào)道了一例利用3D打印技術(shù)打印出的塑料模型牙為牙內(nèi)陷患者制作出簡(jiǎn)單的開(kāi)髓導(dǎo)板，在保存未感染的主根管活髓的情況下，指導(dǎo)定位內(nèi)陷部位的感染根管，并對(duì)內(nèi)陷部位進(jìn)行根管治療[16]。之后，Dr.Zubizarreta Macho等人利用CBCT重建及3個(gè)3D打印開(kāi)髓導(dǎo)板，準(zhǔn)確定位一例Ⅱ型牙內(nèi)陷患者的3個(gè)不同管腔，并進(jìn)行精準(zhǔn)開(kāi)髓[17]。Mena-？魢lvarez J[18]也報(bào)道過(guò)利用3D打印定位導(dǎo)板輔助牙中牙的根管治療。從這些病例中不難看出，相比傳統(tǒng)方法，利用3D打印技術(shù)可以更有針對(duì)性的尋找異常管腔，避免了為尋找異常管腔而去除過(guò)多的牙體組織，降低牙齒的抗力。

3.4鈣化根管的定位 根管鈣化在臨床上較為常見(jiàn)，牙齒的老齡化改變、齲齒、外傷等都會(huì)造成根管不同程度的鈣化，為治療帶來(lái)困難，其失敗率達(dá)到20%～70%。手術(shù)顯微鏡提供了良好的照明和放大視野，配合超聲器械使用，成為疏通鈣化根管的有效方法[19]，在王嚇勇、彭斌的研究中[20]利用顯微超聲技術(shù)成功疏通鈣化根管的成功率為69.6%。然而，顯微鏡下超聲工作尖去除牙本質(zhì)的方向容易發(fā)生偏移，導(dǎo)致根管壁變薄甚至側(cè)穿，為了尋找根管而去除大量的牙體組織，增加了根折的風(fēng)險(xiǎn)[21]，這些因素都會(huì)造成根管治療的失敗。

對(duì)于根上部和根中部鈣化的根管，3D打印制作的定位導(dǎo)板有著明顯的優(yōu)勢(shì)，Gabriel Krastl[22]，Connert T [23]等人通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件定位出從牙齒表面到有根管影像處的位置，測(cè)定長(zhǎng)度，選擇合適的器械聯(lián)合定位導(dǎo)板精準(zhǔn)去除鈣化組織，成功疏通根管中上部鈣化的根管。對(duì)位于根尖1/3處的鈣化根管，經(jīng)常涉及到彎曲問(wèn)題，故仍需進(jìn)一步研究。鈣化根管在傳統(tǒng)根管治療中具有不可預(yù)測(cè)性，利用3D打印導(dǎo)板輔助疏通鈣化根管仍可以保存PCD，不僅更加安全準(zhǔn)確，有效的防止側(cè)穿的發(fā)生，也明顯縮短了治療時(shí)間。

4展望

3D打印技術(shù)作為一種精準(zhǔn)、安全、便捷的新技術(shù)正成為實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)牙髓治療的新途徑。利用3D打印制作的個(gè)性化根管定位導(dǎo)板，為根管治療帶來(lái)了“可視化”的操作。然而，在實(shí)際臨床操作過(guò)程中仍然存在著一定的局限性：導(dǎo)板的準(zhǔn)確性仍需進(jìn)一步確認(rèn)、數(shù)據(jù)處理相對(duì)復(fù)雜、打印材料相對(duì)單一、導(dǎo)板對(duì)于開(kāi)口度的限制等。在當(dāng)今數(shù)字化精準(zhǔn)醫(yī)療的時(shí)代背景下，3D打印技術(shù)正推動(dòng)著一場(chǎng)新的醫(yī)療革命，相信在微創(chuàng)牙髓治療中也將擁有更廣闊的前景。

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收稿日期：2017-11-15；修回日期：2017-11-28

編輯/成森