根管预备质量评测系统实现3D数字化啦！它可以用于教学、培训、研发，还有很多……

伢伢dental 2018-08-03

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由于根管预备质量是决定根管治疗成败的关键，故能否客观评价根管预备的质量，对根管治疗质量控制、比较不同根管预备方法和器械、提高医师的临床操作水平等都有重要意义。

为了实现简便快捷、经济实用的根管预备质量评价的目标，由上海交通大学医学院附属第九人民医院牙体牙髓科唐子圣研究团队，研发了一种全新的3D数字化根管预备质量评测系统，希望能够正逐步替代传统评测方法，并初步应用于根管治疗的模拟教学中。

本期今日口腔特邀唐子圣教授详细地介绍这个3D数字化根管预备质量评测系统。

作者：

唐子圣夏文君王易维张灵

上海交通大学医学院附属第九人民医院

背景介绍

评测根管预备质量的意义

感染是牙髓根尖周病的主要病因，根管治疗是目前牙髓根尖周病最有效的治疗方法，根管治疗的各个环节均紧紧围绕根管感染控制进行设计，其中根管预备是根管治疗感染控制最核心的步骤。目前根管预备由机械清除根管感染物为主和化学制剂辅助杀灭根管感染物来达到根管感染控制的目的。由于根管预备质量是决定根管治疗成败的关键，故能否客观评价根管预备的质量，对根管治疗质量控制、比较不同根管预备方法和器械、提高医师的临床操作水平等都有重要意义。

现有根管预备质量的评测方法及缺陷

根管的预备质量主要体现在根管清洁程度、根管偏移、抗折强度、根管台阶形成、根尖孔超扩和根管内容物推出根尖孔的量等方面。

根管清洁程度的常用评测方法有根管内细菌培养法、离体牙横断面法、透明牙法等（图1），上述方法通常需要对离体牙进行破坏性处理，且因操作复杂、不具备可重复性、耗时而未有广泛的应用。

传统的叠加根管预备前后的X线片或运用双次曝光技术，使预备前后的根管影像重叠，来观测根管的预备量以及偏移度等。由于根管预备前后X线片影像大小存在误差，且受X线片二维影像的限制，使其无法很好地显示根管的三维结构，且根尖片中根管界限通常不够明确和清晰，前后叠加过程也存在一定误差，因此其虽然操作简便，但精确度仍存在较大争议。

而通过向根管内注射印模材料，依靠固化的印模形态来反映根管预备情况虽然获得了根管的立体结构，但印模材料自身的精确度目前还无法很好的还原根管形态，以及根管内可能存在的倒凹也增加了操作的难度。Micro-CT通过扫描离体牙样本所得数据进行三维重建，可得到较高分辨率的三维图像，也可用于研究根管预备前后的形态变化。但其扫描时间较长，且成本高，因而限制了其应用。

图1 不同根管预备质量评测方法 a：细菌培养法，b：透明牙法，c：显微CT法

3D数字化根管预备质量评测系统

牙体牙髓病学临床以及教学日益增长的需求促使研究者们不断地对根管预备评价方法进行探索。为了实现简便快捷、经济实用的根管预备质量评价的目标，由上海交通大学医学院附属第九人民医院牙体牙髓科唐子圣研究团队，研发了一种全新的3D数字化根管预备质量评测系统，希望能够正逐步替代传统评测方法，并初步应用于根管治疗的模拟教学中。3D数字化根管预备质量评测系统可便捷地对根管预备质量进行客观、定量、可重复的评测，其基本原理是结合锥形束（CBCT）扫描和3D打印制作牙模型技术，配合计算机三维重建分析来评测根管预备质量。该评测系统分为CBCT扫描、3D打印模型牙、数字化评测几大环节，下面我们将一一介绍。

CBCT扫描——用常用仪器，解决评测问题

CBCT自1998年引入口腔科后，已成为目前应用最为广泛的口腔影像设备之一，其作为口腔颌面部检查常用设备，已在各医院广泛普及。(图2)

图2 CBCT

CBCT在牙体牙髓病的诊疗过程中常用于辅助复杂病例的诊疗，具有扫描重建速度快、放射剂量低、成本低、分辨率高等优点。3D数字化根管预备质量评测系统正是基于CBCT扫描所得影像数据的重建测算分析进行的。使用CBCT获取根管预备数据，无需额外的复杂设备装置，保证了3D数字化评测的快速便捷高效。

3D打印模型牙——高仿真、高精度的多样化模型

牙体牙髓病临床诊疗、科研和教学的需求引导了3D打印牙模型的发展，高精度的数据获取方式和3D打印技术为3D打印牙模型精确仿真天然牙的外形及髓腔根管结构提供了可能。

Khalil等为比较3D打印牙模型与天然牙相比的精确度，使用了SLA、PolyJet、FDM三种打印方式，采用了直接法（体积测量（Archimedes’ principle）和间接法（光学扫描）相结合来评价，认为这三种3D打印方法都提供了高精确度的牙复制品。

通过3D打印制作牙模型的技术，我们可以将离体牙的影像数据（Micro-CT或CBCT等）转化为外形、根管均高度一致的3D打印牙模型（图3）。这一技术很好地解决了离体牙来源有限、变异度大等问题，且其高度仿真、拥有理想的可重复性，从而更能客观地分析评价根管预备质量。

图3 3D打印牙模型 a:离体牙样本，b：CBCT数据，c:三维模型，d:3D打印模型

数字化评分——定量评测根管预备质量

3D打印数字化评测系统可综合考量根管清洁程度、根管偏移、抗折强度、根管台阶形成、根尖孔超扩和根管内容物推出根尖孔等多因素，并通过对扫描数据的分析，定量地给出各个评价指标单项和综合的评分。

通过多个指标的加入使评测数据更趋于标准化、系统化。且在数字化评分的引导下，进行再次甚至多次预备后，前后各项分数的对比也能更直观、真切地让操作者感受到自身的不足与进步，因此，与传统通过手感主观评价根管预备质量的方法相比，数字化评测系统能更客观全面的反映根管预备质量，并能反复评测，具有良好的对比性和实用性。

可视化界面——三维了解根管预备质量

3D数字化评分系统除了客观评分外，还能提供可视化的根管三维模型图像，可观察到各个根管壁的具体清洁情况、根管各横截面偏移等，通过不同颜色的对比可以更形象、清晰地提示根管壁清洁、预备不足或过度切削的情况（绿色：欠预备区域，黄色：适度预备区域，红色：过度预备区域）。（图4）

图4 计算机数字化评测

3D数字化根管预备质量评测系统的应用实践

根管治疗模拟教学新体验

我们也针对不同学习阶段的操作者设计了进阶式的模拟教学。如对于口腔医学的本科生，我们使用常见形态的根管、K锉和H锉及一种镍钛机用锉系统，配合一种简单的充填技术。对口腔全科住院医师规培生，根管形态的难度适当提高，要求掌握几种镍钛机用锉系统和根管充填技术；而对于要求较高的牙体牙髓专科医师规培生，则需掌握更多复杂变异根管的治疗方法。我们首先选择合适的3D打印牙模型和器械，可简易固定牙模型，或模型石膏灌模后固定于仿头模，使视野尽可能接近临床操作过程。（图6）其可在体外模拟开髓、根管预备、根管充填等操作，类似口内操作流程，并可对模型进行冲洗、清理。操作完成后用CBCT对牙模型进行扫描，并用软件进行3D数字化评测。

图6 不同方式固定的牙模型。a：台钳固定， b：石膏灌模固定

数字化评价引导的根管预备

在3D数字化根管预备质量评测系统的实际应用中，在评测结果的引导下进行根管再预备可提高根管预备质量。这种方法可应用于根管治疗操作培训和临床根管预备质量的提升。

如图7所示：在数字化评价引导下的根管预备可从三维模型图像中清晰地显示各个根管壁的预备情况，而后有针对性地对预备不足的地方进行再预备，并避免过度预备。显然，三次预备下来，根管预备的质量有了明显的提高。基于此，操作者可针对自身的操作方式及操作习惯，结合数字化评价的结果，做出相应的改进。

图7 数字化引导下的根管预备

根管治疗比赛的评测

在口腔实践操作教学活动中，学生与学生之间乃至各院校间的治疗技能比赛可以为教学成果提供横向比较，引导教学方向。口腔治疗技能比赛通常包括全冠预备、窝洞预备、龈上洁治等等已有定量评测技术的项目，如今，3D数字化根管预备质量评测系统使根管预备项目也加入了口腔技能比赛的队列。标准化的模型和评测标准保证了比赛的公正性，各项指标评分以及三维可视化的结果使比赛结果更具说服力。目前，3D数字化根管预备质量评测系统已为多次根管预备比赛提供技术支持，并使参赛者们从比赛中了解自身不足、得到提升。

结语

3D打印技术和数字化根管预备质量评测系统给我们提供了一个定量、客观、可视化的评价方式。通过在实践应用中的不断探索与改进，相信在不久的将来3D数字化根管预备质量评测系统能更多地应用于口腔医学院校的教学、相关企业的培训、科研机构的研发、线上远程教学、线下个性化继续教育等领域。

专家简介

唐子圣，男，口腔医学博士，上海交通大学医学院附属第九人民医院牙体牙髓科主任医师、硕士研究生导师，IADR会员。中华口腔医学会牙体牙髓病学专委会委员，上海口腔医学会牙体牙髓病学专委会常委。2009年在美国加州大学洛杉矶分校牙学院牙髓病学科做访问学者，接受美国牙髓病学临床住院医师培训。2011年入选上海交大口腔医学院骨干教师计划，2013年在荷兰阿姆斯特丹ACTA牙科中心培训。研发3D数字化根管治疗模拟教学系统，并于2018年6月在上海举行的“上海论坛2018住院医师规范化培训交流大会上，以“教学工作坊”的方式向全国的同行展示交流该教学系统。临床专长于显微根管治疗术和显微根尖手术，研究方向为根尖周病的病因及治疗研究，已发表论文五十余篇，其中通讯作者SCI论文影响因子累计30分，超过5分以上影响因子有3篇。参编专著5本，教育部、国家卫计委全国高等学校口腔医学专业“十二五”规划国家级教材《牙髓病学》（研究生教材）编委。