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牙髓治疗中动态导航技术的使用

来源:中国实用口腔科杂志 作者:刘思民,王祖华
发布于:2021-04-21 共5925字

  摘    要: 随着动态导航技术的不断发展,这项技术已逐步应用于牙髓治疗中,如根尖手术、钙化根管定位、建立髓腔入路等。动态导航技术可使临床操作更加直观、精确、微创。文章就近年来动态导航技术在牙髓治疗中的应用做一介绍。

  关键词: 动态导航; 牙髓病学; 根尖手术; 钙化根管定位; 髓腔入路;

  Abstract: With the continuous development of dynamic navigation technology,this technology has been widely used in many fields of clinical treatment,for example,dynamic navigation technology can make the operation of apical surgery,localization of calcified root canals and endodontic acess more intuitive,accurate and minimally invasive.This article summarizes the application of dynamic navigation technology in pulp treatment in recent years

  Keyword: dynamic navigation; endodontics; apical surgery; calcified root canal approach; pulp cavity approach;

  动态导航技术是一种结合临床图像的可视化、配准和空间坐标系定位的数字化导航技术。术区内的每一个实际坐标点都与一个虚拟坐标点对应,在这个坐标系内的器械与操作可被导航仪实时追踪并显示在屏幕上,从而引导术者完成临床治疗。动态导航技术在临床手术的应用起源于神经外科,可追溯到1986年Roberts等[1]提出的无框导航技术,其可在患者特定的计算机断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)上实时跟踪手术器械。此后导航技术亦被应用于骨科、脊柱、创伤、耳鼻喉科等领域[2]。

  动态导航技术在口腔颌面外科、口腔种植领域中已有较多应用。尤其在口腔种植领域中的应用实现了将动态导航技术从手术室转向牙椅旁操作。导航设备通过患者的锥形束CT(CBCT)数据引导术者完成植入手术[3]。与传统植入手术及静态导板技术相比,动态导航技术最独特的优势是允许医生在手术的任何时刻改变植入方向[4]。此外,对于存在张口受限、颌间距离过紧、对颌牙过长、呕吐反射严重而无法使用静态导板的患者,动态导航技术也有着更好的适应性[5]。随着动态导航技术的发展,越来越多的牙髓科医生也开始关注这项新兴的技术,并尝试探索这项技术在牙髓治疗中应用的可能。
 

牙髓治疗中动态导航技术的使用
 

  1 、牙髓治疗中动态导航技术的应用流程

  1.1 、术前数据采集

  目前,动态导航技术的数据来源主要依赖于术前拍摄的CBCT。CBCT具有非侵入性、立体、精准、易行等优点,可使术者在数秒内获得扫描区域的高分辨率三维图像数据,且对患者的创伤小,并可获取如根尖或复杂根管等临床疑难位置的解剖结构数据[6,7]。

  1.2 、手术路径的规划

  CBCT扫描后得到的数据格式为DICOM(digital imaging and communication),需要先将其导入计算机辅助设计(computer aided design,CAD)软件进行三维重建,并设计出相应治疗路径。目前,牙髓治疗中通常使用种植软件进行规划,如IRIS-100、Navident等[8]。对于不同的手术操作,入路的设计也各不相同,需要术者针对每例患者设计个性化的方案。

  1.3、 术前校准与配准

  在进行导航下操作前,需要将操作用的手机、患者的真实解剖结构等与计算机内的数字化数据相匹配,包括器械的校准与患者数据的配准。手术器械的校准是指将需要用到的治疗器械注册到动态导航系统中,确定治疗钻针末端与定位板的空间相对位置。目前,常用的校准方式为将钻针的末端置于1个校准定位板的定位孔中,追踪器可同时追踪手机末端的定位板与校准定位板,即可确定手术器械(主要是钻针末端)与其连接定位板的相对位置。

  其后,需要将患者真实解剖结构与扫描数据正确配准,这是动态导航技术的关键[9],因为它直接影响到所有后续导航的精度[10]。在配准前,先将1个固定器固定于口内不影响手术操作的位置,如对颌或对侧牙列上;然后将可被追踪器识别的定位板以刚性支架连接到固定器上。这个定位板与患者的牙列保持相对静止,当患者的头部移动时,通过追踪这个定位板即可追踪患者的真实运动[11]。目前,临床上常用的配准方式可分为两大类:(1)基于人工标记点的配准;(2)依赖于患者口腔特征解剖结构的无标记点配准[12]。不同的配准方式有着不同的精度,基于解剖结构无标记点的配准可能产生较大的误差,达2~5 mm[13],而基于人工标记点的配准则更准确[14]。

  1.4 、导航下临床操作

  在动态导航手术中,术者可在显示器上看到操作的实时进展。显示器上会同时显示虚拟手机的位置、CBCT影像、重建模型及设计的手术入路。同时,还会显示器械当前进入的深度、器械放置的位置与设计位置的距离、器械实际角度与设计角度的偏差。术者通过观察显示器即可得到治疗需要的全部信息,实时确定器械的位置、深度、角度是否与计划一致,并在引导下完成相应的治疗。一旦器械超过目标深度或角度及位置偏差过大,电脑都会识别并反馈到显示器上,便于术者及时纠正。

  2 、动态导航技术在牙髓治疗中的应用

  目前动态导航技术在牙髓治疗中主要应用于根尖手术、钙化根管定位及建立髓腔入路等方面。

  2.1、动态导航下的根尖手术

  动态导航技术在牙髓治疗中最早应用于根尖手术。2019年,Gambarini等[8]首次报告了1例动态导航下完成的根尖手术病例,患牙为左上侧切牙,使用的导航系统为种植系统Navident;术中骨板开窗直径为3 mm,在导航下准确切除了根尖3 mm,手术用时45 min。国内学者夏娟等[15]在2020年也报道了1例动态导航下的根尖手术病例,患牙为左上侧切牙,使用国产导航系统IRIS-100,也是一种用于种植技术的导航软件;设计时将种植体从颊侧黏骨膜垂直于牙体长轴的方向放入,放置到距离患牙根尖3 mm的位置;术中仅在根尖区做纵切口,在动态导航引导下精确切除了根尖3 mm,且不损伤腭侧骨板。这两例病例中均指出动态导航技术提升了根尖手术的精度,减少了组织损伤,获得了很好的手术效果,证实了动态导航技术在根尖手术领域的可行性与发展前景。

  与静态导板相比,动态导航系统由于无需导板的额外空间,因此可更适用于后牙区和开口受限的患者[16,17]。临床医生可在显示器上实时看到手术过程,便于及时发现错误,并做出相应的改变。根尖手术中开窗去骨、截根、倒预备等操作步骤中器械的方向不同,静态导板只能提供单一的入路方向,而动态导航系统可改变引导方向[18]。但目前动态导航尚无在后牙或解剖复杂区域根尖手术应用的报道。

  2.2 、动态导航下定位钙化根管

  钙化根管的定位是牙髓治疗中的难点问题。2019年,Chong等[19]在离体牙灌制模型上使用动态导航技术完成了钙化根管的定位与疏通,将轻体硅胶印模材注射到根管内模拟钙化根管,使用Navident系统设计了到达根管的手术路径,手术入路方向为平行于牙长轴方向,使虚拟种植体的根尖端与根管口在一条直线上对齐;在进行实验的29颗患牙中,26颗患牙的所有钙化根管被成功定位,成功率达90%。

  Jain等[20]探讨了动态导航定位钙化根管的精度与误差,使用Navident系统进行导航,对84颗3D打印的标准化牙齿的138个钙化根管进行了动态导航下的根管定位;通过对比术前、术后CBCT扫描数据,将入路设计与实际的入路进行了对比,计算二者之间的垂直、水平及总距离误差,以及角度偏差,并记录手术时间;结果显示总距离偏差平均为1.3 mm,角度偏差平均为1.7°,平均手术时间仅为57.8 s。而Connert等[21]在研究静态导板引导下在3D打印切牙钙化根管定位时,虽然成功率可达到91.7%,但平均手术时间为11 min,远大于动态导航技术。这可能与钻针的转速、手机的放置及术者是否可得到直观的进度反馈有关。在定位钙化根管的治疗中,动态导航技术在开口受限或根管入路方向较复杂的患者中应用相对于静态导板有着独特的优势。

  2.3 、动态导航下建立髓腔入路

  Zubizarreta-Macho等[22]对比了静态导板及动态导航引导下前牙髓腔入路的准确性。静态导板组使用Nemo Scan软件进行手术入路的设计与规划,使用Pro Jet?6000打印出静态导板,使用对应的金刚砂钻针建立导板引导下的髓腔入路。动态导航组则使用Navident系统,完成入路的设计与导航下的操作。操作后均行CBCT扫描,将术前和术后CBCT扫描数据上传到3D植入计划软件中进行匹配,比较二者之间角度与距离误差;结果显示,使用动态导航技术的角度误差、钻针入路的水平及垂直距离误差均小于使用静态导板技术产生的误差。

  髓腔入路的研究主要在于从冠部表面到达髓腔内部引导的准确性,对于内陷牙或存在其他发育异常的患牙,常规的髓腔入路往往较难达到,且感染控制也较为困难[23],使用静态导板技术临床医生可在实际操作中较为准确地定位髓腔及根管位置[24],但在后牙区或因患牙解剖复杂导板难以就位时,动态导航技术作为一种准确性不低于静态导板技术的方法,为解决这些问题提供了新的思路。

  3、 展望

  在牙髓的治疗中,如何在减少患者损伤的同时精确完成治疗一直是研究的重点。而动态导航技术通过实时引导医生完成操作,可有效改善手术效果。相对于传统静态导板,动态导航技术在后牙区、开口度受限的患者、解剖形态复杂的患牙中有更好的适用性。此外,动态导航技术无需额外的打印工作,不产生更多的额外费用,也无需花费时间等待打印完成,可在椅旁一次性完成操作治疗。

  目前,动态导航技术在牙髓治疗中的应用仍处于早期阶段,尚无专用的手术导航软件,导航设备本身价格较为昂贵,临床研究和应用并未广泛开展,部分应用仅有体外研究。如何在未来进一步拓展动态导航技术在牙髓治疗中的应用,并将更多体外的实验和原型转化为可应用于临床上的技术,开发出牙髓治疗专用的导航软件是动态导航领域未来研究的方向。虽然动态导航技术的精度已接近甚至超越了静态导板技术,取得了令人满意的效果,但仍应进一步提升动态导航技术的精度,以期在减小误差的同时获得更好的手术效果。

  综上所述,牙体牙髓病学领域中动态导航技术的应用虽然还处于起步阶段,但已展现出令人满意的疗效与良好的发展前景。我们还需对这项技术进一步研究,并将其更好地应用于临床患者的治疗中。

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作者单位:北京大学口腔医学院·口腔医院牙体牙髓科,国家口腔疾病临床医学研究中心,口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室,口腔数字医学北京市重点实验室
原文出处:刘思民,王祖华.动态导航技术在牙髓治疗中的应用[J].中国实用口腔科杂志,2021,14(02):148-151.
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