數(shù)字化導(dǎo)航技術(shù)在顯微根尖手術(shù)中的應(yīng)用與進(jìn)展

【作 者】 楊穎，董紅

湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬東風(fēng)口腔醫(yī)院，十堰市，442000

0 引言

近年來，隨著現(xiàn)代微創(chuàng)理念的不斷深入，錐體束CT（cone beam computed tomography,CBCT）、計算機(jī)輔助設(shè)計/計算機(jī)輔助制造（computeraided design/computer-aided manufacturing,CAD/CAM）技術(shù)、動態(tài)導(dǎo)航（dynamic navigation）技術(shù)等各類新興技術(shù)在牙體牙髓領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，為臨床操作簡便化、精確化、安全化等起到了重要作用。數(shù)字化導(dǎo)航技術(shù)在牙髓治療中，依照引導(dǎo)方式的不同可分為靜態(tài)導(dǎo)航牙髓治療（static guided endodontics,SGE）及動態(tài)導(dǎo)航牙髓治療（dynamic guided endodontics,DGE）。下面將介紹動靜態(tài)導(dǎo)航技術(shù)在顯微根尖手術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合臨床病例和體外研究對其準(zhǔn)確性和應(yīng)用價值進(jìn)行分析。

1 SGE用于顯微根尖手術(shù)

2016年，靶向顯微根尖手術(shù)（targeted endodontic microsurgery,TEMS）的概念被提出[1]，TEMS指靜態(tài)導(dǎo)板輔助下使用手術(shù)顯微鏡（operating microscope,OM）去除根尖孔外感染物并使用生物充填材料封閉根尖部，在感染根管和根尖周組織間形成屏障而實現(xiàn)愈合的根尖外科手術(shù)，屬于SGE范疇。SGE借助CAD/CAM技術(shù)，通過CBCT成像獲取患者骨骼和牙齒位置的空間信息，結(jié)合掃描技術(shù)顯示患者軟組織解剖結(jié)構(gòu)，使用三維重建軟件將患區(qū)數(shù)字再現(xiàn)，通過三維打印技術(shù)制作手術(shù)導(dǎo)板，從而輔助完成靜態(tài)導(dǎo)航牙髓治療，如髓腔閉塞牙的微創(chuàng)開髓導(dǎo)板、鈣化根管牙根管通路定位導(dǎo)板[2]、自體牙移植的三維打印模型牙和移植導(dǎo)板[3]、靶向顯微根尖手術(shù)的定位導(dǎo)板（見圖1）等，為臨床操作帶來極大便利。

圖1 3D打印導(dǎo)板術(shù)區(qū)就位圖像Fig.1 Image of the 3D guide plate in place in the operative area

1.1 3D打印導(dǎo)板

早在20世紀(jì)80年代，3D打印技術(shù)已開始應(yīng)用于牙科領(lǐng)域，3D打印技術(shù)作為一種增量制造（additive manufacturing,AM）技術(shù)，基于計算機(jī)構(gòu)建三維模型，通過材料逐層鋪設(shè)轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵨锬Ｐ停瑥V泛應(yīng)用于組織工程和再生醫(yī)學(xué)、解剖模型和藥物輸送等[4]。人們已研發(fā)了多種3D打印技術(shù)[5]，其中熔融沉積成型（fused deposition modelling,FDM）、立體光固化成型（stereo-lithography appearance,SLA）、多噴工藝（polyjet process）、立體噴墨打印法（threedimension printing,3DP）、選擇性激光燒結(jié)（selective laser sintering,SLS）等具備成型精度高、成型速度快、力學(xué)性能佳等優(yōu)勢，已成為目前增量制造技術(shù)中使用最廣泛的技術(shù)之一。

在SGE的相關(guān)報道中，導(dǎo)板打印材料多選用醫(yī)用樹脂，這樣做出來的樹脂導(dǎo)板強(qiáng)度適中，但存在散熱不理想、變形等問題；也有國內(nèi)學(xué)者采取FDM技術(shù)，選擇聚乳酸作為打印材料[6]。此外還有丙烯酸材質(zhì)[7]，這類導(dǎo)板強(qiáng)度稍差，還有學(xué)者設(shè)計了新型金屬根尖導(dǎo)板[8]，這種導(dǎo)板具有更高的精準(zhǔn)性，然而成本高，加工工藝復(fù)雜。

1.2 臨床操作流程

SGE用于顯微根尖手術(shù)時（見圖2），先在軟件中重建根尖病損，依照根尖手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計車針長度、直徑、導(dǎo)環(huán)方向、大小等，術(shù)前虛擬規(guī)劃路徑可與術(shù)后影像數(shù)據(jù)擬合匹配，便于驗證去骨截根的精準(zhǔn)度。

圖2 SGE臨床流程Fig.2 Clinical flow chart of SGE

1.3 臨床應(yīng)用

傳統(tǒng)根尖手術(shù)的難點(diǎn)主要有：①根尖的定位。若無瘺管提示病變起源區(qū)域，手術(shù)須去除大量骨質(zhì)以定位感染根尖，增加了術(shù)后疼痛、感染及神經(jīng)損傷的風(fēng)險；②精準(zhǔn)切除根尖，根尖切除量為3 mm，形成垂直于根管長軸的切割斜面，此時根尖分歧（apical ramification）去除量可達(dá)98%，側(cè)支根管（lateral cana1）去除量可達(dá)93%，能最大限度地減少細(xì)菌通過牙本質(zhì)小管滲漏的可能性[9]；③保護(hù)毗鄰重要解剖結(jié)構(gòu)。上頜根尖手術(shù)往往受上頜竇、腭大神經(jīng)血管束的限制，下頜頰側(cè)皮質(zhì)骨較厚，受下牙槽神經(jīng)或頦孔等限制，且下頜第一磨牙存在獨(dú)立遠(yuǎn)舌根可能性[10]，因此傳統(tǒng)自由手（free hand,FH）下顯微根尖手術(shù)要避開各部位重要解剖結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)精細(xì)截根，操作難度較大。

為解決術(shù)區(qū)定位，2007年，PINSKY等[7]首次報道了SGE用于根尖手術(shù)，導(dǎo)板組頂點(diǎn)偏移僅為0.79 mm，低于自由手組的2.27 mm，可見SGE對于根尖術(shù)區(qū)定位較為準(zhǔn)確。2016年，楊雪超等[11]發(fā)表了國內(nèi)首例SGE用于顯微根尖手術(shù)病例，借助導(dǎo)板精準(zhǔn)定位病變根尖區(qū)，減少了骨創(chuàng)傷。其后可見多個相關(guān)病例報道[12-13]，均取得了良好的預(yù)后。

SGE在復(fù)雜病例中也同樣適用。2018年，GIACOMINO等[14]用3D導(dǎo)板從腭側(cè)入路完成了上頜磨牙腭根的根尖外科手術(shù)，避開了腭大動脈，同時借助導(dǎo)板在腭側(cè)黏膜壓迫形成出血點(diǎn)制取腭側(cè)黏膜全厚瓣，用于術(shù)后的組織瓣移植，封閉術(shù)區(qū)、減少創(chuàng)傷而促進(jìn)愈合。2019年，POPOWICZ等[15]在3D導(dǎo)板下同期完成皮質(zhì)骨開窗和患牙根尖切除，避免了上頜竇的損傷。2021年，BENJAMIN等[16]發(fā)表了3例分別與腭大動脈、副頦神經(jīng)血管束、上牙槽后動脈等結(jié)構(gòu)毗鄰的根尖周炎病例，應(yīng)用3D導(dǎo)板降低了并發(fā)癥的風(fēng)險，提高了復(fù)雜病例的可預(yù)測性。牙根縱裂（vertical root fracture,VRF）指起始于牙根的縱向折裂，折裂紋可沿牙體長軸擴(kuò)展至冠部，預(yù)后較差，常采取牙半切術(shù)、牙再植術(shù)或拔除方案，LI等[17]報道了一則上頜前磨牙VRF使用TEMS的病例，術(shù)后測量實際偏差小于0.5 mm。

SGE最初應(yīng)用于根尖外科的目的是提示病變部位與范圍，所以骨開窗器械多為裂鉆、球鉆、種植先鋒鉆、超聲骨刀等，然而使用超聲骨刀切割效率不高，耗時較長，且當(dāng)骨窗范圍較大時易增加手術(shù)風(fēng)險。受種植手術(shù)的提示，2018年GIACOMINO等[14]創(chuàng)新性地將導(dǎo)板的鉆針改為環(huán)鉆（見圖3），隨后多個病例均采取了環(huán)鉆行SGE，甚至為進(jìn)一步縮減手術(shù)時間，同期進(jìn)行了骨開窗術(shù)與根尖切除術(shù)[15-16]，借助導(dǎo)板，開窗骨塊還可用于術(shù)后的術(shù)區(qū)覆蓋，結(jié)合引導(dǎo)性骨再生（guided bone regeneration,GBR）技術(shù)，減少愈合過程中的硬組織吸收，還有學(xué)者[18]借助導(dǎo)板選用直行切口到達(dá)術(shù)區(qū)，避免了軟組織的退縮。手術(shù)環(huán)鉆一般為種植取骨環(huán)鉆，環(huán)切深度需目視標(biāo)記線來控制，可能會引起位移誤差，存在過度預(yù)備的風(fēng)險，為解決這一問題，ANTAL等[19]設(shè)計了帶有制動裝置的環(huán)鉆以減少過度穿透造成的骨缺損。

圖3 3D打印導(dǎo)板切除根尖圖像Fig.3 Image of 3D guide plate for root-end resection

1.4 準(zhǔn)確性研究

2021年，李佳洋等[20]進(jìn)行了一項臨床隨機(jī)對照研究，將20例患者分為SGE組和自由手顯微根尖手術(shù)組，試驗結(jié)果顯示試驗組的平均偏差明顯小于對照組。多項體外研究也表明，無論年資高低SGE均有較高準(zhǔn)確性，相比傳統(tǒng)自由手下顯微根尖手術(shù)，在精準(zhǔn)定位、降低去骨量、縮短手術(shù)時間，精準(zhǔn)把控截根長度角度等方面具有明顯的優(yōu)勢（見表1）。

表1 TEMS精確性的體外研究Tab.1 In vitro studies on the accuracy of TEMS

2 DGE用于顯微根尖手術(shù)

DGE技術(shù)借助計算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)軟件，將虛擬手術(shù)計劃、目標(biāo)手術(shù)區(qū)、操作手機(jī)匹配，在顯微根尖手術(shù)中使用運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)，通過光學(xué)追蹤攝像機(jī)捕捉器械及患者的反饋器信號，結(jié)合術(shù)前錐體束CT數(shù)據(jù)重建的手術(shù)區(qū)域，借助系統(tǒng)軟件的計算功能轉(zhuǎn)化為虛擬圖像，提供實時動態(tài)和視覺反饋，從而便于術(shù)者順利完成手術(shù)。DGE的運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)包括機(jī)械、光學(xué)、超聲和電磁等運(yùn)動追蹤方式[21]，其中光學(xué)追蹤系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍，可以較為準(zhǔn)確地反映術(shù)區(qū)情況和器械方向、深度等信息，以便指導(dǎo)術(shù)者準(zhǔn)確施行手術(shù)并根據(jù)術(shù)區(qū)實際情況及時調(diào)整[22]。如今該技術(shù)被運(yùn)用于各個口腔領(lǐng)域，如種植修復(fù)治療、正頜外科治療、腫瘤切除術(shù)等，在牙髓病學(xué)領(lǐng)域，動態(tài)導(dǎo)航可用于微創(chuàng)開髓、鈣化根管疏通、折斷根管器械的取出、根尖外科手術(shù)、引導(dǎo)性骨內(nèi)注射麻醉[23]、根管內(nèi)纖維樁去除[24]等。

2.1 臨床操作流程

臨床中使用DGE進(jìn)行根尖手術(shù)，首先需要拍攝術(shù)前CBCT和進(jìn)行口內(nèi)掃描，獲取患者數(shù)據(jù)，導(dǎo)入動態(tài)導(dǎo)航軟件中，對患者的解剖結(jié)構(gòu)精細(xì)重建，可提前在軟件中設(shè)計手術(shù)入路，對于虛擬路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)的匹配，在拍攝CBCT時需要患者口內(nèi)佩戴帶阻射標(biāo)記功能的固定器，術(shù)中完成手機(jī)和患者術(shù)區(qū)標(biāo)記點(diǎn)配準(zhǔn)（marker-based），通過軟件的三維可視化功能，可以精確定位鉆頭的位置和角度，并在顯示器上實時顯示，有助于術(shù)者實時監(jiān)控并及時調(diào)整誤差，在實時反饋中，術(shù)者可以順利定位并完成根尖切除術(shù)。

2.2 臨床應(yīng)用

目前，DGE應(yīng)用在顯微根尖外科中的文獻(xiàn)較少，導(dǎo)航系統(tǒng)多采用種植導(dǎo)航系統(tǒng)，2019年，GAMBARINI等[29]報道了國際上第一例運(yùn)用動態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)引導(dǎo)的根尖外科手術(shù)病例，手術(shù)運(yùn)用Navident動態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)在45 min內(nèi)順利完成根尖手術(shù)，術(shù)區(qū)骨皮質(zhì)開窗范圍小，根尖切除長度與角度控制精確。2020年，夏娟等[30]報道了國內(nèi)第一例動態(tài)導(dǎo)航引導(dǎo)下的根尖手術(shù)，術(shù)中借助IRIS-100導(dǎo)航系統(tǒng)，對一右上側(cè)切牙順利進(jìn)行了根尖骨皮質(zhì)去骨和根尖切除術(shù)。根尖手術(shù)的成功要綜合考慮患區(qū)位置、病變大小、根尖形態(tài)與鄰近組織的位置關(guān)系等，動態(tài)導(dǎo)航手術(shù)器械相對較短，對于后牙區(qū)患牙或張口受限患者也適用。此外，整個手術(shù)過程術(shù)者可以保持中性體位，可有效緩解術(shù)者的疲勞，可視化的手術(shù)過程也可以記錄，用于學(xué)習(xí)觀摩和學(xué)術(shù)交流。

2.3 準(zhǔn)確性研究

2021年，DIANAT等[31]在尸體頜骨上分別完成了DGE及FH根尖手術(shù)，研究納入了40個牙根，DGE組鉆孔深度為5.31f 1.82 mm，F(xiàn)H組為4.56f 1.02 mm，DGE組總體偏差、長度偏差、角度偏差均低于FH組，DGE組平均操作時間為212 s，短于FH組的536 s，不完全根端切除、鄰近結(jié)構(gòu)受損等失誤發(fā)生次數(shù)也較少，而FH組在上頜第一磨牙根端切除術(shù)中發(fā)生了1例上頜竇穿孔，由此可見DGE用于根尖手術(shù)減小了截根偏移值，提高了手術(shù)效率。另有學(xué)者在3D打印外科頜骨模型上進(jìn)行骨內(nèi)麻醉試驗[23]，研究納入了54個根尖注射部位，分別在自由手和Navident動態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)引導(dǎo)下對根尖區(qū)鉆孔以模擬骨內(nèi)麻醉，通過術(shù)前模擬路徑和術(shù)后滯留套筒的影像對比，分析模擬與實際手術(shù)路徑的差異，結(jié)果顯示DGE組未發(fā)生穿孔，而FH組的牙根穿孔率高達(dá)22%。

傳統(tǒng)非OM輔助的根尖手術(shù)由于技術(shù)敏感性，成功率為40%～90%，變化范圍差異較大。OM引入根尖的優(yōu)勢主要有：①放大術(shù)區(qū)，便于觀察微小重要的解剖結(jié)構(gòu)，如根尖部側(cè)支根管、牙根表面的裂隙、穿孔等；②根尖使用亞甲藍(lán)染色后，可確定骨組織和根尖的界限。YOO等[32]對225個行自由手顯微根尖手術(shù)病例進(jìn)行了長達(dá)5年的回顧性隊列研究，總體治愈率為80.5%。一項Meta分析研究顯示，顯微根尖手術(shù)成功率為傳統(tǒng)非OM輔助根尖手術(shù)的1.58倍[33]。然而以上研究在病例篩選時，部分復(fù)雜病例未納入手術(shù)適應(yīng)證。

動靜態(tài)導(dǎo)航技術(shù)引入根尖手術(shù)后，一方面有助于促進(jìn)年輕醫(yī)師對復(fù)雜術(shù)式的快速掌握，另一方面進(jìn)一步拓寬了手術(shù)適應(yīng)證。BUNIAG等[34]在2021年進(jìn)行了一項回顧性臨床研究，由年輕住院醫(yī)師完成了24例SGE病例，一年后成功率高達(dá)91.7%，其中70.8%的病例具備解剖學(xué)上的復(fù)雜性。根據(jù)上述病例報道[11-16]，SGE輔助下顯微根尖手術(shù)，根尖區(qū)骨質(zhì)去除直徑平均為 4～5 mm，較傳統(tǒng)根尖手術(shù)去骨的范圍8～10 mm大大縮小。

目前尚缺乏大基數(shù)的DGE輔助顯微根尖手術(shù)的病例，根據(jù)已發(fā)表的文獻(xiàn)提示[23,29-31]，DGE具備可視化、個性化、精準(zhǔn)化等特點(diǎn)，解決了導(dǎo)板遮蔽術(shù)野的問題，對開口度小的患者、后牙區(qū)的患牙也適用，拓寬了手術(shù)適應(yīng)證，DGE手術(shù)時冷卻水可以直達(dá)患區(qū)和手機(jī)鉆針，在視覺實時反饋下，手術(shù)路線可以及時調(diào)整，手感也較靜態(tài)導(dǎo)板更直接。綜上，SGE與DGE用于顯微根尖手術(shù)，均較傳統(tǒng)自由手顯微根尖手術(shù)有明顯的優(yōu)勢，在口腔領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

3 總結(jié)與展望

SGE在保證根端切除長度和角度的同時降低了醫(yī)源性的損傷風(fēng)險，臨床實際運(yùn)用時需綜合考慮導(dǎo)板支持形式、導(dǎo)板材質(zhì)、患牙位置、車針類型等因素，不同條件下，準(zhǔn)確性各異。導(dǎo)板與導(dǎo)向鉆間間隙與摩擦力的存在，會導(dǎo)致鉆針角度偏移，后牙區(qū)的鉆針長度、導(dǎo)板體積過大時不適合開口度較小的患者。術(shù)前拍攝CBCT時患者若帶有金屬冠修復(fù)體，其金屬偽影會影響三維重建影像精度，加之市面上尚無成熟的根尖手術(shù)導(dǎo)板數(shù)字化輔助設(shè)計軟件，臨床中導(dǎo)板制作時長周期、多環(huán)節(jié)可造成數(shù)據(jù)誤差。研究顯示，牙支持式導(dǎo)板的精確度優(yōu)于骨支持式，而在臨床應(yīng)用時，黏膜的形態(tài)厚度、口腔前庭溝的深度會降低導(dǎo)板的貼合程度。以上均會對該技術(shù)的全面推廣造成一定阻力。

在DGE前期準(zhǔn)備中，CBCT精準(zhǔn)性和患者解剖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可影響規(guī)劃軟件的三維重建效果，配準(zhǔn)標(biāo)記點(diǎn)不到位、術(shù)者操作熟練度與穩(wěn)定度、軟件路徑判讀與校準(zhǔn)等因素都可能影響手術(shù)的精準(zhǔn)性，存在定位失準(zhǔn)的問題。此外，配準(zhǔn)動態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備需要專門購置，儀器價格較高，因此目前尚未全面推廣，存在一定學(xué)習(xí)難度，技術(shù)敏感性相對較高。另外，手術(shù)的準(zhǔn)備流程較為復(fù)雜，術(shù)前CBCT的獲取、導(dǎo)航設(shè)備的設(shè)置、術(shù)區(qū)的配準(zhǔn)等準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的增加也容易造成誤差率增加，其中主要包括影像數(shù)據(jù)匹配誤差、軟件設(shè)計誤差和人為操作誤差，降低了手術(shù)精度，因此動態(tài)導(dǎo)航技術(shù)在根尖外科中的普及同樣需要時間。

未來應(yīng)該加強(qiáng)醫(yī)療培訓(xùn)，提高醫(yī)療認(rèn)知水平，強(qiáng)化各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)，降低多流程誤差，研發(fā)更具適用性的專業(yè)軟件和具有應(yīng)用潛力的新型打印材料，不斷整合各部醫(yī)療資源，讓動靜態(tài)導(dǎo)航成本降低，相信醫(yī)療工作者會更傾向于數(shù)字化手術(shù)方式，動靜態(tài)導(dǎo)航技術(shù)在顯微根尖手術(shù)中也會得到進(jìn)一步發(fā)展。