3D打印在微创牙髓治疗中的应用

宗菲 荣丽

摘 要：在当今数字化精准医疗的时代，3D打印技术利用扫描数据进行三维重建，为口腔诊疗带来了新思路。近年来，微创牙髓治疗的理念快速发展，其目的是为了优化根管治疗的长期疗效，使根管治疗后的患牙更好的行使功能和长期存留，将3D打印技术引入到微创牙髓治疗中，为实现微创治疗提供了新方式。本文概述了3D打印在微创牙髓治疗中的应用。

关键词：3D打印；微创牙髓治疗；牙体牙髓病；定向导板

中图分类号：R781.3 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.06.002

文章编号：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

根管治疗的主要目的是通过预防和治疗牙髓根尖周疾病，使功能牙得以长期的保存。在临床治疗中有许多因素影响着根管治疗的效果，其中就包括根管预备后牙体结构的完整性。Gluskin AH [1]等人指出，牙齿预备后剩余牙体组织的完整性是决定预后的关键因素，随着精准微创治疗时代的到来，微创牙髓治疗的理念被提出并得到越来越多的认可。

1 微创牙髓治疗

微创牙髓治疗（minimally invasive endodontics，MIE）指的是在预防和治疗牙髓病和根尖周病的同时，最大限度的保存现有的牙体组织[2]，这一理念涵盖了从诊断、治疗、再治疗到最终修复的整个过程。MIE的目的是尽可能的减少医源性牙体组织损失导致的根管治疗后的牙折，从而延长治疗后牙齿的使用寿命。随着材料学、机械学、计算机系统等学科的进步和发展，为根管治疗提供了新的可能，使微创的理念得以在临床中实践。

相比传统牙髓病的治疗，MIE更倾向于疾病的预防和阻止其进展，同时包括尽可能少的去除并用人工材料替代牙体组织。MIE的治疗内容涉及到：牙髓病的诊断、预防；再矿化治疗；微创开髓方式、微创的根管清理成形，尽量多的保留健康牙本质；根管充填过程中减小压力，防止根折；减少修复体替换牙体组织的量，以粘接修复为主的微创修复形式；再治疗和牙周手术时尽量保存牙体结构；为桩核冠系统或冠修复建立健康的牙体边缘，如行正畸牵引或冠延长术，而非简单的拔除后种植修复等等[3，4]。近年来，MIE着重强调对颈周牙本质（peri-cervical dentin，PCD）保护，提倡在开髓及清理根管的过程中尽量保存这部分结构，PCD指的是位于牙槽嵴上下4 mm处的牙本质的，Clark等人[5]的研究表明：PCD对于牙齿的长期保存有着重要意义，能有效的支撑剩余牙体组织，抵抗牙齿折裂，提供后期修复所需牙本质肩领的位置。

2 3D打印在微创牙髓治疗中的应用流程

3D打印是一种由计算机辅助设计三维数字模型，通过成型设备将材料逐层累积形成一个实体对象的新型数字化成型技术[6]。1990年，Charles Hull[7]首次将3D打印技术应用于医学领域，开创了数字化医学的新思路，将3D打印技术由工业领域延伸至医学领域。3D打印利用其精准化、个性化、复杂化的优势，为术前诊断、临床治疗方案辅助设计、义体设计以及医学教学提供了新的可能性及便利条件[8]，同时在定制个性化医疗器械、组织工程学、个性化种植体制作等方面有着其他技术无法取代的优势。由二维到三维，由数字化图像到实体模型，3D打印技术为医学进步带来了前所未有的创新，其在微创牙髓治疗中的应用流程包括以下几个方面。

2.1数据采集 三维重建的第一步是通过计算机断层扫描或者核磁共振，扫描病变区域获得理想的三维数据，并以DICOM格式保存下来。其中CBCT以其扫描时间短、图像分辨率高、伪影相对减少、辐射剂量较低、价格低廉等优势[9]成为牙体牙髓病学中三维数据收集最佳工具。

2.2数据处理 数据采集后，输入特定的计算机建模软件中進行三维重建，构建出形态曲面，口腔医学常用的软件有Mimics、3ds Max software、coDiagnostiXTMversion等。运用切割工具分离出目标区域，选用合适的阈值提取出牙体硬组织结构，以此可以区分出髓腔和根管形态。导板的设计是运用布尔运算的“减法”得出在牙冠外侧扩展的数字信息，重建得出一个“壳”，这个“壳”的内侧面与牙冠吻合。创建一个圆柱体，沿根管方向延伸至咬合面，此管相当于开髓的通道，因此可以在设计此通道时有目的性的避开PCD。复制这个圆柱体并扩大直径，再通过布尔运算就可以得出引导方向的管道，将数据保存为STL格式。

2.3 3D打印 将数据输入3D打印机中，逐层打印出实体形态。根据不同的成型原理，3D打印主要分为激光光固化技术（SLA）、选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积成型技术（FDM）、分层实体制造技术（LOM）等[10]。通过打印机制造出实体导板试戴入病人口内，判断是否合适，试戴合适后医师就可通过导板定位根管入路点，微创去除牙体组织。

3 3D打印在微创牙髓治疗中的应用

3D打印技术以一种更为安全、可控的方式辅助微创牙髓治疗的实现，其应用主要在开髓、寻遗漏根管以及辅助特殊根管疏通等方面，借助打印出的导板以及模型辅助临床操作，实现精准化医疗的目标。

3.1 辅助诊断及制定治疗计划 3D打印技术制作出的实体3D模型，可以广泛应用于教学和术前了解根管解剖形态、辅助诊断、对复杂根管的术前模拟治疗以及制定相应的治疗计划。Kim[11]利用快速成形技术制作的立体模型来观察上颌中切牙外吸收的准确位点及范围，这使得临床诊断有更加确切的依据。髓腔及根管的复杂性以及不可视性为根管治疗带来挑战，尤其是钙化和异常发育的根管，临床常用的口内片难以满足此类根管术前评估的要求，利用3D打印技术可以复制牙体结构，方便在直观下了解根管的解剖结构[12]，Seung-Jong Lee等[13]人甚至制作了一个放大的模型来观察下颌第一磨牙远中3个根管的形态，以求准确的制定出完善的治疗计划。

3.2 3D打印导板辅助微创开髓 传统开髓方法是凭借操作者的经验，在冠方预备出一个充分敞开的空间，方便口腔医师寻找及疏通根管。而MIE提倡微创开髓的方式，这种方式即使对于经验丰富的牙体医师来说也有很大的难度，曾有学者利用重建的三维图像测量出根管口在颌面的投影据两个边缘嵴的距离来定位微创开髓孔的位置[14]。而CT引导下开髓（CT-guided endodontic access，CT-GEA）技术利用开髓导板不仅提高了开髓的精确度，有效的保存了PCD，也简化了寻找根管口的操作步骤。国外有学者对于前牙开髓导板的准确性做过研究，结果发现偏差角度仅为1.59°，不同操作者之间出现的偏差没有显著性差异[15]。

3.3辅助畸形牙微创治疗 牙内陷（dens invaginatus）是牙齿发育期间牙釉质向牙乳头内凹陷所致，是牙齿钙化前形成的深入到牙冠或牙根内部的凹陷。因其根管的特殊性使得临床治疗变的比较困难，尤其是在寻找内陷根管时。2013年，AndaKfir报道了一例利用3D打印技术打印出的塑料模型牙为牙内陷患者制作出简单的开髓导板，在保存未感染的主根管活髓的情况下，指导定位内陷部位的感染根管，并对内陷部位进行根管治疗[16]。之后，Dr.Zubizarreta Macho等人利用CBCT重建及3个3D打印开髓导板，准确定位一例Ⅱ型牙内陷患者的3个不同管腔，并进行精准开髓[17]。Mena-？魢lvarez J[18]也报道过利用3D打印定位导板辅助牙中牙的根管治疗。从这些病例中不难看出，相比传统方法，利用3D打印技术可以更有针对性的寻找异常管腔，避免了为寻找异常管腔而去除过多的牙体组织，降低牙齿的抗力。

3.4钙化根管的定位 根管钙化在临床上较为常见，牙齿的老龄化改变、龋齿、外伤等都会造成根管不同程度的钙化，为治疗带来困难，其失败率达到20%～70%。手术显微镜提供了良好的照明和放大视野，配合超声器械使用，成为疏通钙化根管的有效方法[19]，在王吓勇、彭斌的研究中[20]利用显微超声技术成功疏通钙化根管的成功率为69.6%。然而，显微镜下超声工作尖去除牙本质的方向容易发生偏移，导致根管壁变薄甚至侧穿，为了寻找根管而去除大量的牙体组织，增加了根折的风险[21]，这些因素都会造成根管治疗的失败。

对于根上部和根中部钙化的根管，3D打印制作的定位导板有着明显的优势，Gabriel Krastl[22]，Connert T [23]等人通过计算机软件定位出从牙齿表面到有根管影像处的位置，测定长度，选择合适的器械联合定位导板精准去除钙化组织，成功疏通根管中上部钙化的根管。对位于根尖1/3处的钙化根管，经常涉及到弯曲问题，故仍需进一步研究。钙化根管在传统根管治疗中具有不可预测性，利用3D打印导板辅助疏通钙化根管仍可以保存PCD，不仅更加安全准确，有效的防止侧穿的发生，也明显缩短了治疗时间。

4展望

3D打印技術作为一种精准、安全、便捷的新技术正成为实现微创牙髓治疗的新途径。利用3D打印制作的个性化根管定位导板，为根管治疗带来了“可视化”的操作。然而，在实际临床操作过程中仍然存在着一定的局限性：导板的准确性仍需进一步确认、数据处理相对复杂、打印材料相对单一、导板对于开口度的限制等。在当今数字化精准医疗的时代背景下，3D打印技术正推动着一场新的医疗革命，相信在微创牙髓治疗中也将拥有更广阔的前景。

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收稿日期：2017-11-15；修回日期：2017-11-28

编辑/成森