3D打印在微創牙髓治療中應用的研究進展

李玉姣，錢飛，張倩霞，王丹，王藝蓉，田宇

1.軍事口腔醫學國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫學研究中心 陜西省口腔醫學重點實驗室 第四軍醫大學口腔醫院牙體牙髓病科，陜西 西安（710032）；2.軍事口腔醫學國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫學研究中心 陜西省口腔醫學重點實驗室 第四軍醫大學口腔醫院修復科，陜西 西安（710032）

微創牙髓治療（minimally invasive endodontics，MIE）因能夠較大程度保存牙體組織，提高牙髓治療后牙齒的抗折性率，受到了廣大臨床醫師和學者的關注，但是微創牙髓治療的臨床應用技術敏感性高，操作要求嚴格等使得微創牙髓治療的臨床應用普及受到了一定限制［1］。在科技進步及數字化精準醫療的大趨勢下，將3D打印技術引入微創牙髓治療領域，將給微創牙髓治療技術的發展及應用帶來更廣闊的前景。

1 微創牙髓治療

牙髓病和根尖周病是牙體牙髓病中常見的造成患者疼痛的兩種疾病［2?3］，其致病因素復雜，治療周期長，嚴重影響患者口腔健康。牙髓治療的目的就是通過對根管系統進行適當的修整、消毒和充填，充分清除根管內壞死組織及細菌，以達到根尖周愈合。多種因素會導致牙髓治療的失敗，主要包括:①根管治療入路的偏差:開髓的方向不正確、開髓口不全、根管口暴露的不充分以及髓室底穿、根管壁側穿、遺漏根管或者C形根的遺漏等；②預備根管偏差:根管擴大過多、有臺階形成、器械分離及根管未清理干凈等；③根管充填的偏差:超填、欠填、充填時用力過大或者角度不對導致牙根裂紋等［4］。此外，即使順利完成牙髓治療過程，牙齒的抗折性也會降低，而關于抗折性降低的原因，各個學者觀點不一。Karteva等［5］通過對未接受過牙髓治療和已行牙髓治療的牙齒的冠、根部牙本質標本進行熱分析和氣相色譜?質譜分析，結果得出牙髓治療可以促進牙本質中膠原基質的改變，并影響牙本質礦化組織的微觀結構。然而，Nagae?va等［6］通過進行體外實驗，對經過根管預備及沖洗后的根管內牙本質組織結構、有機物進行光鏡和掃描電鏡觀察，結果發現真空噴射沖洗根管后牙本質小管網狀結構發達，管周和管間基質完整，即牙本質結構無明顯損害。Zhang等［7］認為根管預備后牙齒的牙體組織剩余量與結構的完整性是保持牙齒抗折性的重要因素。綜上所述，精確地引導開髓和根管入路，以及盡可能保留多的健康牙體組織對于牙髓治療的成功以及治療后牙齒的長期存留十分重要。基于這一理念，現代牙體牙髓病學逐步提出了微創牙髓治療的概念。

微創牙髓治療是指在牙髓病和根尖周病的診斷、治療到最后修復的整個過程，始終貫徹最大限度保存牙體組織這一理念的牙髓治療。Gutmann［8］對微創牙髓治療賦予了新的內涵:牙髓和根尖周疾病的預防和管理，以及牙齒的保留，是MIE的主要目標，即在現代牙髓與根尖周病診療過程中最大限度地保存健康牙體組織結構，強調在保證阻止病變發生或阻斷已有病變發展的基礎上，通過更好地保存牙體結構的完整性提高患牙遠期保存率。在MIE的這個框架內，需要更多地保存牙齒結構以及支撐組織，特別是它健全的頸周牙本質。頸周牙本質是指位于牙槽嵴上下4 mm的牙本質，其在保護牙體結構以及支撐剩余的牙體組織方面有著積極作用，盡可能多地保留頸周牙本質無論是對牙齒的后期修復還是提高牙齒本身存留幾率都十分重要［9］。微創牙髓治療的方式有很多，比如采用錐形束CT（cone beam CT，CBCT）定位、利用術者經驗微孔開髓等，但是隨著數字化時代的來臨，3D打印技術應用于微創牙髓治療領域得到了越來越多學者的認可。

2 3D打印技術

2.1 3D打印技術的定義

近幾十年以來，3D打印技術能將人體數字化影像資料轉變成三維實體，還原真實的解剖結構，被廣泛用于醫學領域。3D打印技術又被稱為“增材制造”，美國試驗和材料學會（American society for testing and materials，ASTM）將“增材制造”定義為:從三維模型數據中加入材料來制作物體的一種快速成型制造方法［10］。3D打印技術首次應用在醫學領域是在1990年，開發者利用CT掃描獲取的顱骨解剖數據，成功地復制出了3D打印版顱骨解剖模型［11］。到目前為止，3D打印技術的發展和其醫學應用不僅允許醫師可視化人體內部組織器官，而且還可以模擬、重建和精準創傷性手術等［12?14］。3D打印技術與口腔醫學的結合，無論是對3D打印市場的發展還是口腔醫學專業技術的進步都有很大程度的推動，故3D打印技術現已廣泛應用于頜面外科學、修復學、正畸學、牙體牙髓病等口腔醫學的各個專業領域［15］。其中將3D打印技術引入牙體牙髓病學領域，為微創牙髓治療提供了新方式，使復雜的牙髓治療過程也能朝數字化方向發展。

2.2 3D打印技術在微創牙髓治療中的應用流程

首先采用CBCT、口腔掃描儀等工具對牙齒進行掃描，獲取牙齒內外部三維數據。其中，CBCT具有掃描時間較短，圖像分辨率高、空間要求低等優點［16?17］。將收集的牙齒數據放入軟件中進行個性化處理和模型設計［18］，常用的三維設計軟件有Mimics、3Ds Max software、Unigraphics NX等。將處理完成的數據導入3D打印機中，便可得到實物模型。這種實物模型重現了牙齒的三維立體結構，為醫師進行臨床診療提供了可靠的參考依據。

3 3D打印技術在微創牙髓治療中的應用

不少學者對微創牙髓治療中3D打印導板的精確性進行了驗證。Zehnder等［19］利用離體牙評價了3D打印導板的精確性，結果表明術前計劃和實際根管入路的偏差很低，在鉆頭的底部的不同方面的平均值為0.16～0.21 mm，在鉆頭的尖端為0.17～0.47 mm，角度的平均值偏差為1.81°。Buch?greitz等［20］利用3D打印導板進行微創開髓治療，結果顯示實際鉆孔路徑與目標路徑的平均距離顯著低于0.7 mm。以上體外實驗結果與目前臨床上利用打印導板治療根管鈣化的成功病例報道都說明了3D打印技術在微創牙髓治療中的可行性與價值。因此，3D打印技術使得微創牙髓治療的開展更加高效，在微創牙髓治療中已有了廣泛應用［21?22］。

3.1 輔助診斷及制定治療計劃

牙齒根管系統具有復雜性與多樣性，準確了解根管解剖形態及其變異對于成功的病因診斷和微創治療至關重要。Lee等［23］通過采用三維數字重建和計算機輔助快速成型技術，成功完成了含有3個遠中根的右下頜第一磨牙的牙髓治療，這在傳統牙髓治療技術下是很困難的。Krug等［24］通過計算機斷層掃描和3D打印技術，精確獲得了Ⅰ型牙本質發育不良合并根管鈣化牙齒的復雜根管路徑，從而幫助醫師做出了迅速準確的診斷及微創治療。3D打印技術可視化以及在體外還原真實解剖結構的能力在醫師作出診斷及制定治療計劃方面起到了重要的輔助作用。

3.2 引導開髓通路，輔助微創開髓

牙體組織的喪失會導致牙體本身抗折性的減弱［25］，在牙髓治療的過程中應盡量保存更多的牙體組織。因此，一種新的利用導板引導進行髓腔制備和根管定位方法應運而生，即微創引導牙髓治療學［19］。通過3D打印技術打印三維導板，可以直接引導開髓路徑從面到達確切的根管口區域，更多地保留了牙體組織。Connert等［26］在3D打印開髓導板的引導下對60顆離體牙進行髓腔預備，結果所設計的根管通路與實際預備的入路偏差較小，不同部位的平均偏差為0.12～0.13 mm，提高了開髓的準確性，同時降低了因牙本質破壞過多或側穿而導致的醫源性損傷的風險。利用3D打印技術引導開髓通路進行開髓符合微創牙髓治療的理念，有利于微創地獲取髓腔通路和準確定位根管，最大限度保留牙體組織。

3.3 輔助畸形牙的微創治療

牙內陷（dens invaginatus，DI）是由于牙齒發育過程中，礦化前牙冠或者牙根表面內陷而引起的牙齒發育異常。由于其復雜的內部結構，傳統的根管治療方式很難準確識別內部根管位置，而利用3D打印導板便可以對內部結構精準定位，從而成功治療患牙。Zubizarreta?Macho等［27］利用CBCT和光學掃描獲得牙內陷患牙的內部結構數據，通過3D打印軟件制作了導板，成功對一顆患有慢性根尖周膿腫的Ⅱ型牙內陷左上頜側切牙進行了根管再治療和根尖外科手術，在之后6、12、18個月的隨訪中發現根尖周病變縮小，無明顯臨床癥狀。Ali等［28］在利用CBCT和光學掃描獲取牙內陷患牙的結構數據后打印三維樹脂模型，對一顆出現牙髓壞死和慢性根尖周膿腫并伴有雙DI（Oehler'sⅡ型）的左上頜側切牙實現了微創進入雙DI和主根管以及根管治療和三氧化礦物骨料密封雙DI的治療，一年后隨訪時發現:X線片顯示根尖病變已完全愈合。這些成功案例均證實了3D打印技術用于治療畸形牙齒的可行性與精確性，為臨床醫師對畸形復雜牙齒的診療提供幫助。

3.4 鈣化根管的定位

牙髓的血液循環障礙會造成牙髓組織的營養不良，出現細胞變性、鈣鹽沉積，最后形成小塊或大塊的鈣化物。牙髓鈣化的形成因素可以是創傷、齲病、牙周病等外界刺激，也可以是增齡性變化，隨著繼發性或修復性牙本質的沉積，根管變得很細小甚至發生完全鈣化閉鎖［29］。尋找鈣化的根管口十分具有挑戰性，而且鈣化牙齒的牙髓治療過程中意外也很多，比如側穿、遺漏根管、過度磨除牙體組織等［30］。利用3D打印技術制定計劃和導板引導的微創根管入路可以幫助保存更多的牙體組織以及避免穿孔從而改善牙齒的長期預后。Connert等［30］報道了通過使用3D微創導向牙髓技術成功治療下頜切牙牙髓鈣化和根尖周炎的病例，患牙在治療兩周后便已無明顯疼痛。因此，利用3D打印技術不僅降低了鈣化根管高發側穿、器械分離等并發癥的風險，還更多地保存了健康牙體組織，使得鈣化根管牙齒治療的預后更佳。

3.5 根尖外科的導板制作

根尖外科手術是指在牙髓保守治療困難或者無效的情況下，通過徹底地刮除根尖周圍的病變組織，同時修整根尖部位殘端，以達到促進根尖周圍疾病愈合的一種根管治療外科方法。根尖部位涉及到神經、血管和上頜竇等特殊解剖結構，術區覆蓋的骨質厚而且完整，準確定位患牙根尖非常困難，直接去鉆磨術區骨質很可能會傷及上述特殊解剖結構或者去除過多骨質而誤傷鄰牙。3D打印導板的應用為解決這種困境提供了新的思路。有學者對研究3D打印導板引導牙髓根尖手術定位準確率的文獻進行了系統回顧和Meta分析，結果顯示3D打印導板引導根尖定位的準確率是傳統顯微牙髓根尖手術的27倍，對根尖外科手術的定位具有較高的精確度［31］。這種運用3D打印技術進行的微創根尖手術精準地切除了根尖病變部位，最大程度地減少了對周圍骨組織的創傷，同時縮短了術中治療時間，大大提高了患者的舒適度及治療效果。

4展望

3D打印技術作為一種精準、高效的新興技術，給微創牙髓治療提供了新方向。目前，3D打印技術在微創牙髓治療中的應用仍有一定局限性，如3D打印設備昂貴使得治療成本增加，后牙使用導板操作空間有限，導板引導開髓的精確性及臨床預后效果仍需要大量臨床病例驗證等。

【Author contributions】Li YJ wrote the article.Qian F，Zhang QX，Wang D and Wang YR revised the article.Tian Y reviewed the ar?ticle.All authors read and approved the final manuscript as submitted.