近年來，數(shù)字技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于口腔中，如3D打印，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于并深刻影響了種植、口腔頜面外科、正畸和牙周的臨床教學和臨床病例的診療。通過一些輔助的軟件和設(shè)備，能夠改進教學管理和臨床診療的各種方法，這些輔助工具包括錐型束計算機斷層掃描（CBCT）、3D打印等。

CBCT通過創(chuàng)建3D圖像來評估牙齒與相鄰軟硬組織的關(guān)系。在牙髓病學中，與傳統(tǒng)的二維圖像相比，CBCT提高了對復雜解剖結(jié)構(gòu)的理解。因此，有利于教學和病例管理，包括制定治療計劃和隨訪。在全球范圍內(nèi)，CBCT在牙髓病學中的應(yīng)用正在迅速增加，已經(jīng)發(fā)表了各種指南和方針以幫助臨床醫(yī)生進行病例選擇和促進其安全使用。包括美國牙髓病學會（AAE）、美國口腔頜面放射學學會（AAOMR）、歐洲放射防護委員會172號準則、英國教師一般牙科實踐CBCT選擇標準、歐洲牙髓病學會立場聲明（ESE）。
一，背景
     3D打印是基于牙體和相關(guān)骨骼組織的虛擬（計算機生成的）效果圖通過自動化過程生成的模型。自動化過程涉及設(shè)備（3D打印機），它利用各種3D打印技術(shù)來制作物品。觸覺模擬器是一種計算機系統(tǒng)，通過模擬各種治療過程中可能遇到的挑戰(zhàn)，并提供實時的多感官圍手術(shù)期反饋，對牙齒和骨骼組織進行交互式三維虛擬仿真。3D打印的設(shè)計和制作以及觸覺模擬器的操作依賴于3D成像、3D虛擬設(shè)計和/或3D打印技術(shù)之間的數(shù)字信息（數(shù)據(jù)）交換。

 在多篇文獻中，CBCT掃描相對于二維放射成像的優(yōu)勢及其在牙髓病學中的應(yīng)用得到了廣泛的綜述和討論。然而，由于3D打印和觸覺模擬器的引進相對較晚，在牙髓病學方面發(fā)表的文獻較少。只有少數(shù)病例報告詳細描述了3D打印導航的應(yīng)用、3D打印的實驗研究和觸覺模擬器的有效性。因此，本文將提供相關(guān)文獻說明設(shè)計和生產(chǎn)3D打印和操作觸覺模擬器的技術(shù)并討論3D打印和觸覺模擬器系統(tǒng)在牙髓病學中的應(yīng)用。
鑒于范圍廣泛，本綜述將主要集中在髓腔入口預備和根尖手術(shù)方面。
二、3D打印的設(shè)計與制作
       信息技術(shù)的進步，包括廉價/開源軟件的使用，使3D成像設(shè)備、3D虛擬系統(tǒng)和3D打印機之間的相互操作性得以有效地創(chuàng)建、操作和處理數(shù)據(jù)，最終用于3D打印的設(shè)計和生產(chǎn)。CBCT掃描的三維成像數(shù)據(jù)以DICOM或?qū)Ｓ懈袷酱嬖凇ICOM格式有助于在不同制造商制造的、在不同平臺上運行的計算機設(shè)備之間傳輸醫(yī)學圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)。

 3D虛擬導航系統(tǒng)獲取CBCT掃描的體積數(shù)據(jù)（DICOM格式），該系統(tǒng)使用專用軟件將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標準的STL文件格式。3D虛擬設(shè)計系統(tǒng)還可以獲取以STL格式存在的口腔/石膏模型掃描的三維成像數(shù)據(jù)。通過對牙冠等解剖標志物的精確比對，使用專用軟件將CBCT及相應(yīng)的口腔/石膏模型STL數(shù)據(jù)集進行匹配，消除金屬修復體引起的條紋和人工空洞。然后用計算機輔助設(shè)計（CAD）或種植規(guī)劃軟件對生成的3D圖像進行編輯，以創(chuàng)建3D打印的藍圖。最后的設(shè)計被數(shù)字化切片并導出到3D打印機中進行制作。圖1總結(jié)了設(shè)計和生產(chǎn)3D打印的關(guān)鍵步驟。

三、3D打印在牙髓病學中的應(yīng)用
    3D打印在正畸，正頜，顱面，口腔頜面手術(shù)這些學科的教學和治療過程中的好處已經(jīng)被廣泛報道。同樣，3D打印在牙髓病學應(yīng)用中也有類似的好處，包括簡單、微創(chuàng)、更精確、減少手術(shù)時間、改善病人舒適度和促進操作者技能的發(fā)展。
       復雜的牙體治療，例如在非手術(shù)口內(nèi)治療、鈣化、牙根縱裂、發(fā)育異常，或在口腔內(nèi)手術(shù)、根尖接近重要解剖結(jié)構(gòu)或皮質(zhì)骨較厚等，都會使病人風險增加、影響治療效果。這些病例對大多數(shù)操作人員來說是具有挑戰(zhàn)性的。因此，使用3D打印模型和導板作為學習和治療的輔助，有能促進提高治療結(jié)果和幫助操作員技能的發(fā)展。下面討論3D打印模型和導航在牙髓學中的應(yīng)用。
（一）3D打印模型
      石膏模型可以用來教育學生和患者，也可以用于記錄、評估潛在的操作困難以及制作定制導航或夾板。但石膏模型不能顯示內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)；不能精確復制及用不同的顏色、紋理和透明度等來制作，因此用于模擬牙科手術(shù)并不可靠。此外，它們需要專用的存儲空間，而且石膏模型也需要規(guī)范化的銷毀。

3D打印模型和數(shù)字打印模型可以克服上述局限性，具有與石膏模型相同的功能：
1、 數(shù)字文件可以方便地復制、存儲和電子轉(zhuǎn)換；
2、根據(jù)3D打印需要，可以制作成多種顏色、紋理、透明度和/或適合模擬或消毒的機械特性的模型。

使用SLG、DLP、MJM和PBP制作的3D打印模型與石膏模型的精度相當。此外，這些模型可以在后處理階段染色，或者在制作過程中加入不同的顏色和/或紋理，以幫助區(qū)分組織類型（圖4）。因此，3D打印模型可以作為一種教學輔助手段，幫助學生提高對牙齒、牙根、根管形態(tài)的認識，并模擬進入髓腔和根管預備。復制的3D打印模型可用于評估個別學生或群體的技能進展，以及標準化的無偏倚技能評估。

（二）3D打印導板
    當根管沒有明顯縮窄、鈣化時，非手術(shù)的牙髓病學可以相對容易進行。同樣，前牙根尖手術(shù)的難度也較低，因為前牙的病變可能已經(jīng)穿透了皮質(zhì)骨，使去骨部位更容易定位。
    對于根管閉塞（PCO）、發(fā)育異常以及存在并發(fā)癥的病例，定位根管口和疏通牙根存在一些困難。由于臨近關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)、皮質(zhì)骨厚度、牙位、根尖方向等因素，也難以準確定位去骨部位和根尖切除的正確程度。操作者的技能、經(jīng)驗和病人的合作也可能不同，這些將影響治療的結(jié)果。基于類似于種植導航手術(shù)原則的3D打印導航或手術(shù)導航可能有助于克服這些困難，并對具有挑戰(zhàn)性的牙體病例進行優(yōu)化。
     CBCT和種植導航軟件的應(yīng)用支持了3D打印手術(shù)導板在種植導航手術(shù)中的開發(fā)和應(yīng)用。使用植入設(shè)計軟件，例如coDiagnostiX?和Simplant?牙科設(shè)計軟件，將CBCT和數(shù)字化石膏模型掃描數(shù)據(jù)進行匹配，設(shè)計制作種植導板。
    3D打印手術(shù)導板的主要目的是通過制定虛擬治療計劃，精確引導種植體手術(shù)和套筒放置。因此，3D打印手術(shù)導板的設(shè)計應(yīng)有足夠的骨骼、牙齒或粘膜的匹配支持，并指導種植體的制備和特定定位套筒的放置。套筒包括一個預制的圓柱形或一個用CAD/CAM設(shè)備制造定制的金屬管。通過虛擬軟件里的參照物來選擇校準鉆，校準鉆通過帶標記鉆的套筒準備成骨，指導鉆孔過程。圖5演示了Dentsply Sirona Simplant?導板構(gòu)成
     相比粘膜或骨支持的導板，牙齒支持式的3D打印手術(shù)導板已被證明是種植體精度偏差最小的。穩(wěn)定性、材料剛度、套筒或鉆頭的長度、加工誤差、操作者和患者因素也會影響其精度。因此，要考慮到術(shù)前治療計劃的任何偏差，建議2毫米的安全距離以避免損傷關(guān)鍵的解剖結(jié)構(gòu)。
基于導航種植體手術(shù)的設(shè)計和制作原則的3D打印導板已被用于導航非手術(shù)和根尖外科手術(shù)。
（三）導板用于非手術(shù)牙髓病治療
       當非手術(shù)根管治療存在明顯的并發(fā)癥風險時，包括側(cè)穿等可能嚴重影響治療結(jié)果，3D打印導板可以用來定位根管。最近，已經(jīng)有病例報道，描述了牙支持式3D打印導航成功定位前牙根管的病例。在這些報告中，將CBCT掃描、口腔內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)或石膏模型的光學掃描進行匹配，使用種植體設(shè)計/CAD軟件設(shè)計虛擬導航方向，選擇深度校準的種植體鉆/車針。該導板是包括多顆牙的牙齒支持并且遠端穩(wěn)定。采用SLG或MJM制作的3D打印定向?qū)О澹A制或CAD/CAM圓柱形金屬管插入套筒。
    使用3D打印的定向?qū)О鍎?chuàng)建精確且微創(chuàng)的開髓洞口，使用深度校準的種植鉆/車針進入根管，能夠獲得良好的治療效果。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，還能減少操作次數(shù)，避免牙齒結(jié)構(gòu)損傷，降低側(cè)穿的風險。

此外，使用單次車針/鉆或兩個鉆頭確保了鉆磨過程的準確性。Zehnder等人的體外研究表明，使用3D打印定向?qū)О宓拈_髓過程準確性高于種植體，因為只使用了一個入口車針或鉆。雖然設(shè)計和制造過程延長了總治療時間，增加了費用，而且即使使用深度校準的鉆/車針仍然可能會出現(xiàn)牙本質(zhì)裂紋，但保守的髓腔制備和避免的并發(fā)癥超過了這些缺點。

 因此，3D打印導板可以幫助安全、經(jīng)濟、有效地治療根管系統(tǒng)發(fā)育異常的牙齒。它們也可用作培訓的教具，特別是研究生，以培養(yǎng)克服這些治療困難的技能。然而，有必要進一步確定它們的準確性和與使用深度校準的鉆/車針有關(guān)牙本質(zhì)裂紋的發(fā)生率及評估其他治療例如臺階、器械分離等的臨床可行性。還要考慮臨床便利性。表1總結(jié)了這些報告（見下面幾張圖，之前我們也學習過這幾篇文獻），圖6演示了非手術(shù)口內(nèi)治療的主要原理。

（三）手術(shù)牙髓病學導航

3D打印的手術(shù)導板可適用于有難度的根尖手術(shù)，例如復雜病例的去骨部位和根尖切除水平。導航下的根尖手術(shù)和其他導航手術(shù)一樣：
1、都依賴于細致的治療計劃，包括完成3D打印外科導板的設(shè)計、使用與CBCT和光學掃描數(shù)據(jù)相匹配的種植體設(shè)計軟件；
2、在治療過程中，套筒在皮質(zhì)骨上的位置有助于識別去骨部位；
3、用于去骨的深度校準鉆或壓電器械與套筒保持平行，從而將其尺寸限制在4毫米。
4、如有必要，可使用定位鉆在預定的水平和角度指導根尖切除。

 最近，Strbac等的一個病例報告描述了3D打印手術(shù)導板的治療計劃和應(yīng)用，該導板對根尖周病變的上頜骨后牙（第一磨牙和第二前磨牙）進行預設(shè)的截骨和根尖切除。手術(shù)導板也被用于定位超充材料，以便精確地去除超充材料，而不穿通上頜竇。根尖周圍病變的愈合在1年后的隨訪中得到了影像學上的證實。導航下根尖手術(shù)的潛在好處包括縮短手術(shù)時間、提高準確性和減少術(shù)后不適。

 目前還沒有3D打印導板在牙體根尖外科手術(shù)上的應(yīng)用的其他病例報告。（說的不大對，實際上已經(jīng)有了不少，包括國內(nèi)的文獻）此外，由于牙體根尖外科手術(shù)不太常見，需要3D打印的外科導板來幫助獲取技能經(jīng)驗并促進復雜病例的管理。因此，需要進一步研究導航技術(shù)在根尖外科手術(shù)及其在牙科教育中的潛在益處。

四、操作觸覺模擬器
（一）基本情況
虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)已被用于培訓外科醫(yī)生和醫(yī)學生。虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)生成視覺和聽覺環(huán)境模擬，并允許通過特殊的外圍設(shè)備（如觸覺設(shè)備）進行互動。

觸覺裝置與虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)、觸覺模擬器相聯(lián)系，通過實時的機器人反饋系統(tǒng)來刺激感覺、觸覺體驗，能夠產(chǎn)生振動和反饋。大多數(shù)觸覺裝置提供6個空間運動自由度，而力反饋提供3個自由度，所以真實感有限。觸覺設(shè)備以（圖8）:Geomagic? Touch? and Touch? X （3D Systems Inc.， Rock Hill， SC， USA），以前被稱為PHANToM? Omni and PHANToM? Desktop和 Virtuose? 6D Desktop 為代表，分別Virtuose?6?d桌面（Haption S.A.， Soulgé-surOuette， France）。
    觸覺和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的融合與三維成像數(shù)據(jù)在牙科領(lǐng)域的結(jié)合，導致了牙齒觸覺仿真器的出現(xiàn)，可以創(chuàng)造虛擬口腔解剖，并通過實時的視覺、觸覺和聽覺反饋，來模擬牙科治療過程（3D虛擬設(shè)計）。因此，這些設(shè)備主要用于口腔教學和3D虛擬設(shè)計。
       觸覺模擬器的設(shè)備設(shè)置隨著開發(fā)階段的不同而變化很大。為了再現(xiàn)真實感，大多數(shù)商用設(shè)備都將交互式3D虛擬模擬投射到半透明的鏡子上，并在鏡子下方安裝一個觸覺裝置，以復制觀察角度、病人頭部位置和操作者手的方向。這類設(shè)備還可以配置附件監(jiān)視器來顯示課件和/或其他帶有虛擬牙科鏡子的觸覺設(shè)備，以提高對間接視覺和雙手操作的適應(yīng)。兩個典型的觸覺模擬器Simodont? Dental Trainer 和Voxel-Man system（見圖9和圖10）。

（二）在牙髓病學中的應(yīng)用
根管治療要求術(shù)者具備良好的解剖知識、正確解讀放射影像和CBCT、動手能力強、有良好的手眼協(xié)調(diào)能力、正確處理根管和手術(shù)器械、熟悉治療過程中的視覺、聽覺和觸覺反饋。因此，在牙髓病治療的教學中，觸覺模擬器能夠理想地提供各種非手術(shù)和手術(shù)治療過程的真實模擬。然而，觸覺模擬器只有在開髓進入根管、骨切除和根尖切除方面有商業(yè)應(yīng)用。包括VirTeaSy Dental （HRV， Laval cedex， France） 和 Simodont?Dental Trainer 兩家公司。

為了測試兩個實驗觸覺模擬器，HVRS和Voxel-Man，分別將他們用于非手術(shù)和手術(shù)口內(nèi)治療（表2）。這些研究表明，觸覺模擬器可以作為一種教學工具，用于口內(nèi)治療，包括髓腔制備、骨切除和根尖切除。然而，這些研究參與者較少、帶有主觀性和/或缺乏隨機對照、操作者的熟練程度缺乏一致性，因此需要更大樣本、更嚴謹?shù)膶嶒炘O(shè)計來提高研究的質(zhì)量。
五、結(jié)論
    隨著3D成像、3D打印和3D虛擬導航的不斷改進，再加上以優(yōu)化治療結(jié)果和改善患者的舒適程度為目的的技能開發(fā)需求，使用這些技術(shù)進行非手術(shù)和根尖外科手術(shù)的教學和臨床病例治療帶來潛在的好處。