牙髓病学中的动态导航:通过小型化导航系统进行引导通路腔准备

摘要

动态导航系统 （DNS） 在牙髓通路腔准备期间为操作员提供实时可视化和指导。该程序的规划需要使用锥形束计算机断层扫描和表面扫描进行三维成像。将规划数据导出到 DNS 后，可以以最小的入侵准备访问腔。

摘要

对于牙髓管钙化（PCC）和根尖病变或牙髓炎的牙齿，根管治疗可能非常具有挑战性。PCC 是牙齿创伤的常见后遗症，但也可能发生在龋齿、磨牙症或放置修复体等刺激时。为了在必要的根管治疗的情况下尽可能微创地进入根管，除了静态导航之外，最近在牙髓病学中引入了动态导航。使用动态导航系统 （DNS） 需要术前锥形束计算机断层扫描 （CBCT） 成像和数字表面扫描。如有必要，在CBCT扫描之前，必须在牙齿上放置参考标记;对于某些系统，这些系统也可以在之后以数字方式进行规划和创建。通过连接到规划软件的立体摄像头，现在可以在参考标记和虚拟规划的帮助下协调钻头。因此，在不同平面的准备过程中，可以在监视器上实时显示钻头的位置。此外，空间位移、角度偏差和深度位置也单独显示。少数商用DNS主要由相对较大的相机标记系统组成。在这里，DNS包含小型化组件:一个轻巧的摄像头（97 g）安装在电动手机的微电机上，利用制造商特定的连接机制和一个小标记（10 mm x 15 mm），可以很容易地连接到单独制造的口内托盘上。出于研究目的，术后CBCT扫描可以与术前扫描相匹配，并且可以通过软件计算出去除的牙齿结构的体积。本工作旨在介绍通过小型化导航系统从成像到临床实施的引导通路腔制备技术。

引言

在非手术牙髓治疗中，准备足够的通路腔是第一个侵入性步骤¹。经过牙髓管钙化（PCC）的^{牙齿难以治疗}且耗时2，导致更多的医源性错误，例如穿孔，这可能对牙齿的预后^{至关重要3。}PCC 是在牙齿创伤⁴，⁵ 之后可以观察到的过程，是对龋齿、修复程序或重要牙髓治疗⁶ 等刺激的反应^，导致根管孔向顶点重新定位。一般来说，PCC 是重要牙髓的体征，只有当牙髓或根尖病变的临床和/或影像学体征变得明显时才需要进行治疗。剩余根管空间的孔口越尖，空间定位和照明变得更加困难，即使对于牙髓病学专家和其他设备（例如手术显微镜）也是如此。

除了静态导航⁷（一种基于模板的方法，可将钻头引导至目标点）外，动态导航系统（DNS）也被描述为也适用于制备牙髓通路腔⁸，⁹，¹⁰，¹¹，^12，13，^14，15.DNS由一个摄像头-标记-计算机系统组成，其中识别旋转仪器（例如，金刚石钻），并在患者口腔中的位置实时可视化，从而为操作员提供指导。为数不多的商用系统配备了相对较大的口外标记系统和大型摄像设备。最近，描述了一个小型化系统，由一个低重量相机（97 g）和一个小的口内标记物（10 mm x 15 mm）组成，用于牙髓通路^腔准备8。本工作旨在通过这种小型化动态导航系统呈现从成像到临床实施的引导通路腔制备技术。出于研究目的，术后CBCT后可以进行治疗评估（确定由于通路腔准备引起的物质损失），本文也将介绍。

研究方案

进行这项研究不需要批准或同意，因为患者数据的使用不适用。

1. 规划程序

1. 打开规划软件并重新确保已安装最新版本。
2. 单击 专家 将工作模式从简单切换到专家。
3. 单击右侧边栏上的 "新建 "以开始新的案例计划。
4. 通过选择包含术前 DICOM CBCT 数据的文件夹来选择 图像源 。
   注意:可能需要调整霍恩斯菲尔德单位 （HU） 阈值，具体取决于左下角窗口中显示的图像质量）。
5. 选择 "创建数据集 "以继续规划。
6. 选择规划类型（上颌骨或下颌骨）。
7. 选择 编辑分割 以开始牙弓分割。
8. 切换到左侧边栏上的轴视图。
9. 选择 密度 测量以针对较高的不透射线齿结构和周围不透射线状态（例如空气）执行此测量。平均值（图1）。
   注意:平均值是手动计算的;本软件不提供用于此目的的功能。
10. 返回左侧边栏上的 3D 重建 。
11. 将下限阈值调整为计算的平均值（图2A）。
12. 使用 洪水填充 工具进行分段。为分段命名（图 2B）。
    注: 当"洪水填充"工具处于选中状态并处于活动状态时，只需在"3D 重建"视图中单击所需区域即可进行分割。
13. 通过选择关闭 模块完成牙弓的分割。
14. 左键单击 对象>添加>模型扫描。
15. 选择 "加载模型扫描"。
    注意:必须提前使用合适的口内扫描仪进行数字表面扫描，并且数据集必须作为 stl 文件在 PC 上提供。
16. 选择" 与其他对象对齐"。
17. 选择在步骤 1.13 中创建的分段（图 2C）。
18. 分别在配准对象和模型扫描中选择三个不同的匹配点，或通过左键单击所需区域来选择地标配准。
    注意:尝试在空间上分布点以增强数据的半自动匹配。选择解剖学上突出的区域（尖尖，边缘脊）作为地标也将促进半自动注册过程）。
19. 通过手动滚动平面来检查所有平面中的注册并完成注册。
    注意:如果CBCT和表面扫描之间的偏差很明显，则可能需要手动校正（图3）。
20. 通过添加 植入物来规划通道腔。
    注意:必须事先通过附加>种植体设计器>植入物>导入数据库将使用的牙髓钻添加到种植体数据库中。Bur 可以作为 .cdxBackup 文件导入，如软件制造商的说明中所述。
21. 将钻头放置到目标位置，并通过左键单击和移动来检查所有平面（软件提供不同的平面和视图以进行充分定位）（图 4A）。
    注意:bur的长轴应在可视化的根管空间中居中。直径为 1.0 mm 的圆柱形金刚石钻头可用于大多数通道腔制备。然而，对于根部狭窄的牙齿，应考虑较小的直径，以提供进入根管口的微创通道。
22. 选择 对象>添加> 3D 模型 以添加标记托盘的 STL 文件。
23. 将托盘靠近计划的访问腔准备，确保在实际过程中不会受到干扰（图4B）。
24. 添加手术指南并根据 DNS 制造商的说明指南设计标记托盘。
25. 将标记托盘导出为 STL 文件并使用 3D 打印机制造（图 4C）。
26. 根据 DNS 制造商的说明指南，通过选择"对象>虚拟计划导出 >通用计划对象容器 格式"来导出整个计划。

2. 检修腔准备

1. 通过 USB 将规划数据导入 DNS。
2. 选择正在处理的案例。
3. 将标记插入 3D 打印的标记托盘。
4. 检查记号笔在记号笔托盘中的配合度。
5. 检查标记托盘在牙弓上的配合（图4D）。
6. 将钻头插入用于计划的手机中。
7. 根据 DNS 制造商的说明在 bur 注册工具中注册 bur（图 5A）。
8. 通过将钻头移动到显眼位置（例如切口边缘）来检查正确的套准;DNS 应在完全相同的位置显示仪器的尖端（图 5B）。
   注:如果显示的毛刺位置不正确，请检查托盘在牙列上的正确配合以及标记在托盘中的正确配合。如有必要，请重复 bur 注册。如果仍然显示不正确的位置，则托盘制造过程中可能发生材料变形，并且不应进行检修腔准备。
9. 将毛刺移到将要治疗的牙齿上。
   注意:DNS 将自动切换到其他视图，提供有关空间和角度偏差的实时信息;右侧还提供了深度方向（图5C）。
10. 在 DNS 指导下执行接入腔准备。
    注意:准备工作应间歇性进行。应从钻头和通道腔中清除碎屑，以避免在制备过程中产生热量。

3. 治疗评估

1. 使用与术前相同的CBCT机器设置生成术后CBCT成像。
2. 在软件中打开术前计划。
3. 选择 编辑细分。
4. 将下限阈值调整为计算的平均值（请参阅步骤1.11）。
5. 使用 泛滥填充 工具分割治疗过的牙齿，并为分割命名。
   注意:如果牙齿有近端接触，则可能需要手动绘制分割边界， 如图6所示。
6. 通过选择" 关闭模块 "选项完成分段。
7. 右键单击分段齿左侧的概述列，然后选择 转换为 3D 模型。
   注意:分段将在概述中显示为 3D 模型。
8. 右键单击分段术前牙齿的 3D 模型，然后单击可视化 >属性。牙齿的体积将以mm³显示。
9. 打开一个新案例。
10. 导入术后CBCT扫描的DICOM图像数据（CBCT成像的设置应与术前相同）。
11. 选择 编辑细分。
12. 将下限阈值调整为与术前数据计算的值相同。
13. 使用 泛滥填充 工具分割治疗过的牙齿，并为分割命名。
    注意:如果牙齿有近端接触，则可能需要手动绘制分割边界。
14. 通过选择" 关闭模块 "选项完成分段。
15. 右键单击分段的牙齿，将其转换为3D模型。
    注意:分段将在概述中显示为 3D 模型。
16. 右键单击分段术前牙齿的 3D 模型，然后单击可视化 >属性。牙齿的体积将以mm³显示。
    注意:术前和术后体积之间的差异是通路腔准备期间的物质损失量。
17. 打开术前计划。
18. 导入 模型扫描>导入分割 并选择术后牙齿分割。
19. 使用地标配准与术前牙齿分割保持一致（见步骤1.18）。
    注意:术前和术后数据的匹配程序有利于可视化，但对于体积测量不是强制性的。

结果

图7A显示了借助DNS在模型中央门牙中准备好的牙髓通路腔的咬合视图。图7B显示了矢状位图中相关的CBCT扫描。然后将术后分割与术前CBCT数据相匹配（图7C）。术前和术后3D模型匹配（图7D），计划软件可以自动计算术前（412.12mm 3）和术后（405.09mm 3）体积，并以mm³显示（图8

讨论

一些研究和病例报告已经证明了在牙髓病学中引导通路腔准备的可行性⁷。利用模板和套筒进行钻刺引导（静态导航）的导航被描述为一种精确而安全的方法，可以进入钙化的根管。此外，发现该方法独立于操作者的临床经验程度¹⁶，提供了用晚期PCC治疗牙齿的可能性，而没有牙齿结构大量损失或医源性错误（如穿孔）的风险。

当需要使用?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Accuitomo 170	Morita Manufacturing	NA	CBCT machine
coDiagnostiX	Dental Wings Inc	Version 10.4	Planning software, which is mainly intended for implant surgery. Endodontic access cavities can be planned by adding the utlized bur to the implant database
DENACAM	mininavident	NA	Dynamic Nagivation System, consisting of (1) camera, which is mounted to an electric handpiece, (2) marker, (3)computer and screen, (4) associated software
TRIOS 3	3Shape A/S	NA	Surface scanner