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(xué)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(jìn)教學(xué)管理和臨床診療的各種方法，這些輔助工具包括錐型束計(jì)算機(jī)斷層掃描（CBCT）、3D打印等。

CBCT通過創(chuàng)建3D圖像來評(píng)估牙齒與相鄰軟硬組織的關(guān)系。在牙髓病學(xué)中，與傳統(tǒng)的二維圖像相比，CBCT提高了對(duì)復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)的理解。因此，有利于教學(xué)和病例管理，包括制定治療計(jì)劃和隨訪。在全球范圍內(nèi)，CBCT在牙髓病學(xué)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(jìn)行病例選擇和促進(jìn)其安全使用。包括美國(guó)牙髓病學(xué)會(huì)（AAE）、美國(guó)口腔頜面放射學(xué)學(xué)會(huì)（AAOMR）、歐洲放射防護(hù)委員會(huì)172號(hào)準(zhǔn)則、英國(guó)教師一般牙科實(shí)踐CBCT選擇標(biāo)準(zhǔn)、歐洲牙髓病學(xué)會(huì)立場(chǎng)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(jì)算機(jī)生成的）效果圖通過自動(dòng)化過程生成的模型。自動(dòng)化過程涉及設(shè)備（3D打印機(jī)），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(jì)算機(jī)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(shí)時(shí)的多感官圍手術(shù)期反饋，對(duì)牙齒和骨骼組織進(jìn)行交互式三維虛擬仿真。3D打印的設(shè)計(jì)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(jì)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(xiàn)中，CBCT掃描相對(duì)于二維放射成像的優(yōu)勢(shì)及其在牙髓病學(xué)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(jìn)相對(duì)較晚，在牙髓病學(xué)方面發(fā)表的文獻(xiàn)較少。只有少數(shù)病例報(bào)告詳細(xì)描述了3D打印導(dǎo)航的應(yīng)用、3D打印的實(shí)驗(yàn)研究和觸覺模擬器的有效性。因此，本文將提供相關(guān)文獻(xiàn)說明設(shè)計(jì)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(xué)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(yù)備和根尖手術(shù)方面。
二、3D打印的設(shè)計(jì)與制作
       信息技術(shù)的進(jìn)步，包括廉價(jià)/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(jī)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(jì)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?。DICOM格式有助于在不同制造商制造的、在不同平臺(tái)上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)設(shè)備之間傳輸醫(yī)學(xué)圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)。

 3D虛擬導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)的STL文件格式。3D虛擬設(shè)計(jì)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(duì)牙冠等解剖標(biāo)志物的精確比對(duì)，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(jìn)行匹配，消除金屬修復(fù)體引起的條紋和人工空洞。然后用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）或種植規(guī)劃軟件對(duì)生成的3D圖像進(jìn)行編輯，以創(chuàng)建3D打印的藍(lán)圖。最后的設(shè)計(jì)被數(shù)字化切片并導(dǎo)出到3D打印機(jī)中進(jìn)行制作。圖1總結(jié)了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)3D打印的關(guān)鍵步驟。

三、3D打印在牙髓病學(xué)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(xué)科的教學(xué)和治療過程中的好處已經(jīng)被廣泛報(bào)道。同樣，3D打印在牙髓病學(xué)應(yīng)用中也有類似的好處，包括簡(jiǎn)單、微創(chuàng)、更精確、減少手術(shù)時(shí)間、改善病人舒適度和促進(jìn)操作者技能的發(fā)展。
       復(fù)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(huì)使病人風(fēng)險(xiǎn)增加、影響治療效果。這些病例對(duì)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(dǎo)板作為學(xué)習(xí)和治療的輔助，有能促進(jìn)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(dǎo)航在牙髓學(xué)中的應(yīng)用。
（一）3D打印模型
      石膏模型可以用來教育學(xué)生和患者，也可以用于記錄、評(píng)估潛在的操作困難以及制作定制導(dǎo)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(fù)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(chǔ)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(fù)制、存儲(chǔ)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(jī)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(dāng)。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(xué)輔助手段，幫助學(xué)生提高對(duì)牙齒、牙根、根管形態(tài)的認(rèn)識(shí)，并模擬進(jìn)入髓腔和根管預(yù)備。復(fù)制的3D打印模型可用于評(píng)估個(gè)別學(xué)生或群體的技能進(jìn)展，以及標(biāo)準(zhǔn)化的無偏倚技能評(píng)估。

（二）3D打印導(dǎo)板
    當(dāng)根管沒有明顯縮窄、鈣化時(shí)，非手術(shù)的牙髓病學(xué)可以相對(duì)容易進(jìn)行。同樣，前牙根尖手術(shù)的難度也較低，因?yàn)榍把赖牟∽兛赡芤呀?jīng)穿透了皮質(zhì)骨，使去骨部位更容易定位。
    對(duì)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(zhǔn)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(yàn)和病人的合作也可能不同，這些將影響治療的結(jié)果?；陬愃朴诜N植導(dǎo)航手術(shù)原則的3D打印導(dǎo)航或手術(shù)導(dǎo)航可能有助于克服這些困難，并對(duì)具有挑戰(zhàn)性的牙體病例進(jìn)行優(yōu)化。
     CBCT和種植導(dǎo)航軟件的應(yīng)用支持了3D打印手術(shù)導(dǎo)板在種植導(dǎo)航手術(shù)中的開發(fā)和應(yīng)用。使用植入設(shè)計(jì)軟件，例如coDiagnostiX?和Simplant?牙科設(shè)計(jì)軟件，將CBCT和數(shù)字化石膏模型掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，設(shè)計(jì)制作種植導(dǎo)板。
    3D打印手術(shù)導(dǎo)板的主要目的是通過制定虛擬治療計(jì)劃，精確引導(dǎo)種植體手術(shù)和套筒放置。因此，3D打印手術(shù)導(dǎo)板的設(shè)計(jì)應(yīng)有足夠的骨骼、牙齒或粘膜的匹配支持，并指導(dǎo)種植體的制備和特定定位套筒的放置。套筒包括一個(gè)預(yù)制的圓柱形或一個(gè)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(zhǔn)鉆，校準(zhǔn)鉆通過帶標(biāo)記鉆的套筒準(zhǔn)備成骨，指導(dǎo)鉆孔過程。圖5演示了Dentsply Sirona Simplant?導(dǎo)板構(gòu)成
     相比粘膜或骨支持的導(dǎo)板，牙齒支持式的3D打印手術(shù)導(dǎo)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(zhǎng)度、加工誤差、操作者和患者因素也會(huì)影響其精度。因此，要考慮到術(shù)前治療計(jì)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(dǎo)航種植體手術(shù)的設(shè)計(jì)和制作原則的3D打印導(dǎo)板已被用于導(dǎo)航非手術(shù)和根尖外科手術(shù)。
（三）導(dǎo)板用于非手術(shù)牙髓病治療
       當(dāng)非手術(shù)根管治療存在明顯的并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，包括側(cè)穿等可能嚴(yán)重影響治療結(jié)果，3D打印導(dǎo)板可以用來定位根管。最近，已經(jīng)有病例報(bào)道，描述了牙支持式3D打印導(dǎo)航成功定位前牙根管的病例。在這些報(bào)告中，將CBCT掃描、口腔內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)或石膏模型的光學(xué)掃描進(jìn)行匹配，使用種植體設(shè)計(jì)/CAD軟件設(shè)計(jì)虛擬導(dǎo)航方向，選擇深度校準(zhǔn)的種植體鉆/車針。該導(dǎo)板是包括多顆牙的牙齒支持并且遠(yuǎn)端穩(wěn)定。采用SLG或MJM制作的3D打印定向?qū)О?，預(yù)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(zhǔn)的種植鉆/車針進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)。

此外，使用單次車針/鉆或兩個(gè)鉆頭確保了鉆磨過程的準(zhǔn)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(zhǔn)確性高于種植體，因?yàn)橹皇褂昧艘粋€(gè)入口車針或鉆。雖然設(shè)計(jì)和制造過程延長(zhǎng)了總治療時(shí)間，增加了費(fèi)用，而且即使使用深度校準(zhǔn)的鉆/車針仍然可能會(huì)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(diǎn)。

 因此，3D打印導(dǎo)板可以幫助安全、經(jīng)濟(jì)、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(xùn)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(jìn)一步確定它們的準(zhǔn)確性和與使用深度校準(zhǔn)的鉆/車針有關(guān)牙本質(zhì)裂紋的發(fā)生率及評(píng)估其他治療例如臺(tái)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(bào)告（見下面幾張圖，之前我們也學(xué)習(xí)過這幾篇文獻(xiàn)），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(xué)導(dǎo)航

3D打印的手術(shù)導(dǎo)板可適用于有難度的根尖手術(shù)，例如復(fù)雜病例的去骨部位和根尖切除水平。導(dǎo)航下的根尖手術(shù)和其他導(dǎo)航手術(shù)一樣：
1、都依賴于細(xì)致的治療計(jì)劃，包括完成3D打印外科導(dǎo)板的設(shè)計(jì)、使用與CBCT和光學(xué)掃描數(shù)據(jù)相匹配的種植體設(shè)計(jì)軟件；
2、在治療過程中，套筒在皮質(zhì)骨上的位置有助于識(shí)別去骨部位；
3、用于去骨的深度校準(zhǔn)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(yù)定的水平和角度指導(dǎo)根尖切除。

 最近，Strbac等的一個(gè)病例報(bào)告描述了3D打印手術(shù)導(dǎo)板的治療計(jì)劃和應(yīng)用，該導(dǎo)板對(duì)根尖周病變的上頜骨后牙（第一磨牙和第二前磨牙）進(jìn)行預(yù)設(shè)的截骨和根尖切除。手術(shù)導(dǎo)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(xué)上的證實(shí)。導(dǎo)航下根尖手術(shù)的潛在好處包括縮短手術(shù)時(shí)間、提高準(zhǔn)確性和減少術(shù)后不適。

 目前還沒有3D打印導(dǎo)板在牙體根尖外科手術(shù)上的應(yīng)用的其他病例報(bào)告。（說的不大對(duì)，實(shí)際上已經(jīng)有了不少，包括國(guó)內(nèi)的文獻(xiàn)）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(dǎo)板來幫助獲取技能經(jīng)驗(yàn)并促進(jìn)復(fù)雜病例的管理。因此，需要進(jìn)一步研究導(dǎo)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(shí)仿真系統(tǒng)已被用于培訓(xùn)外科醫(yī)生和醫(yī)學(xué)生。虛擬現(xiàn)實(shí)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(jìn)行互動(dòng)。

觸覺裝置與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)、觸覺模擬器相聯(lián)系，通過實(shí)時(shí)的機(jī)器人反饋系統(tǒng)來刺激感覺、觸覺體驗(yàn)，能夠產(chǎn)生振動(dòng)和反饋。大多數(shù)觸覺裝置提供6個(gè)空間運(yùn)動(dòng)自由度，而力反饋提供3個(gè)自由度，所以真實(shí)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(shí)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(dǎo)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(shí)時(shí)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(jì)）。因此，這些設(shè)備主要用于口腔教學(xué)和3D虛擬設(shè)計(jì)。
       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(shí)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(gè)觸覺裝置，以復(fù)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(duì)間接視覺和雙手操作的適應(yīng)。兩個(gè)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(xué)中的應(yīng)用
根管治療要求術(shù)者具備良好的解剖知識(shí)、正確解讀放射影像和CBCT、動(dòng)手能力強(qiáng)、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(xué)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(shí)模擬。然而，觸覺模擬器只有在開髓進(jìn)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(cè)試兩個(gè)實(shí)驗(yàn)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(xué)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(jī)對(duì)照、操作者的熟練程度缺乏一致性，因此需要更大樣本、更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(dǎo)航的不斷改進(jìn)，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(jìn)行非手術(shù)和根尖外科手術(shù)的教學(xué)和臨床病例治療帶來潛在的好處。