歯内療法におけるダイナミックナビゲーション:小型ナビゲーションシステムによるガイド付きアクセスキャビティ準備

ダイナミックナビゲーションシステム(DNS)は、歯内アクセスキャビティの準備中にオペレーターにリアルタイムの視覚化とガイダンスを提供します。手順の計画には、コーンビームコンピューター断層撮影と表面スキャンを利用した3次元イメージングが必要です。計画データをDNSにエクスポートした後、最小限の侵入で空洞を準備できます。

歯髄管石灰化(PCC)および根尖病理または歯髄炎を伴う歯の場合、根管治療は非常に困難な場合があります。PCCは歯の外傷の一般的な後遺症ですが、虫歯、歯ぎしりなどの刺激、または修復物を配置した後にも発生する可能性があります。根管治療が必要な場合に可能な限り低侵襲で根管にアクセスするために、静的ナビゲーションに加えて動的ナビゲーションが歯内療法に最近導入されました。ダイナミックナビゲーションシステム(DNS)を使用するには、術前のコーンビームコンピュータ断層撮影(CBCT)イメージングとデジタル表面スキャンが必要です。必要に応じて、CBCTスキャンの前に参照マーカーを歯に配置する必要があります。一部のシステムでは、後でデジタルで計画および作成することもできます。計画ソフトウェアに接続されたステレオカメラを使用して、参照マーカーと仮想計画の助けを借りてドリルを調整できるようになりました。その結果、ドリルの位置は、異なる平面での準備中にリアルタイムでモニターに表示できます。また、空間変位、角度偏差、深度位置も別々に表示されます。市販されている少数のDNSは、ほとんどが比較的大きなカメラマーカーシステムで構成されています。ここでは、DNSには小型化されたコンポーネントが含まれています:メーカー固有の接続機構を利用して電動ハンドピースのマイクロモーターに取り付けられた軽量カメラ(97g)と、個別に製造された口腔内トレイに簡単に取り付けることができる小さなマーカー(10mm x 15mm)。研究目的では、術後のCBCTスキャンを術前のスキャンと照合し、除去された歯の構造の量をソフトウェアで計算できます。この研究は、イメージングから臨床実装までの小型ナビゲーションシステムによるガイド付きアクセスキャビティ準備の技術を提示することを目的としています。

非外科的歯内療法では、適切なアクセスキャビティの準備が最初の侵襲的ステップ¹です。歯髄管石灰化(PCC)を受けた歯は、治療が困難で時間がかかり^2、歯の予後3にとって重要な可能性のある穿孔などの医原性エラー^{を引き起こします。}PCCは、歯の外傷^4,5の後、虫歯、修復手順、または重要な歯髄療法⁶などの刺激への応答として観察できるプロセスであり、根管開口部の頂点への再配置につながります。一般に、PCCは重要な歯髄の徴候であり、治療は歯髄または頂端の病状の臨床的および/またはX線写真の徴候が明らかになった場合にのみ適応となります。残りの根管腔の開口部がより先端に位置するほど、歯内療法の専門家や手術用顕微鏡などの追加の装置であっても、空間的配向および照明はより困難になる。

バーをターゲットポイントに導くテンプレートベースのアプローチである静的ナビゲーション⁷に加えて、動的ナビゲーションシステム(DNS)は、歯内アクセス空洞の準備にも適していることが説明されました⁸、^9、10、11、¹²、^13、14、15.DNSは、カメラ-マーカー-コンピュータシステムで構成されており、回転する機器(ダイヤモンドバーなど)を認識し、患者の口の中での位置をリアルタイムで視覚化して、オペレーターにガイダンスを提供します。市販されている数少ないシステムには、比較的大きな口腔外マーカーシステムと大型カメラデバイスが装備されています。最近、軽量カメラ(97 g)と小さな口腔内マーカー(10 mm x 15 mm)で構成される小型化されたシステムが、歯内アクセスキャビティの準備について説明されました⁸。本研究では、この小型化されたダイナミックナビゲーションシステムによるガイドアクセスキャビティ調製のイメージングから臨床実装までの技術を提示することを目的としています。研究目的のために、術後CBCT後に治療評価(アクセスキャビティ調製による物質損失の決定)が可能であり、この記事でも紹介されています。

患者のデータの使用は適用されないため、この研究を実施するための承認または同意は必要ありませんでした。

1. 計画手順

1. 計画ソフトウェアを開き、最新バージョンがインストールされていることを確認します。
2. エキスパートをクリックして、作業モードを簡単から エキスパート に切り替えます。
3. 右側のサイドバーの [新規 ]をクリックして、新しいケースプランニングを開始します。
4. 術前のDICOM CBCTデータを含むフォルダーを選択して、 画像ソース を選択します。
   注意: 左下のウィンドウに表示される画質によっては、ハウンズフィールドユニット(HU)しきい値の調整が必要になる場合があります)。
5. [ データセットの作成] を選択して、計画を続行します。
6. 計画の種類(上顎または下顎)を選択します。
7. [ セグメンテーションの編集] を選択して、歯列弓のセグメンテーションを開始します。
8. 左側のサイドバーで軸方向ビューに切り替えます。
9. 密度測定を選択して、放射線不透過性の高い歯の構造と周囲の放射線不透過性の低い状態(空気など)に対してこの 測定 を実行します。値を平均します(図1)。
   注:平均値は手動で計算されます。本ソフトウェアは、この目的のための機能を提供しません。
10. 左側のサイドバーの 3D再構成 に戻ります。
11. 下限しきい値を計算された平均値に調整します(図2A)。
12. [ 塗りつぶし ] ツールを使用してセグメント化します。セグメンテーションに名前を付けます(図2B)。
    注: [塗りつぶし (Flood Fill)] ツールが選択されていてアクティブな場合、3D 再構成ビューで目的の領域を左クリックすると、セグメンテーションが可能になります。
13. 歯列弓のセグメンテーションを終了します モジュールを閉じる.
14. [オブジェクト > > モデル スキャンの追加] を左クリックします。
15. [ モデル スキャンの読み込み] を選択します。
    注:適切な口腔内スキャナーを使用したデジタル表面スキャンを事前に作成し、データセットをstlファイルとしてPCで利用できる必要があります。
16. [ 他のオブジェクトに揃える] を選択します。
17. 手順1.13で作成したセグメンテーションを選択します(図2C)。
18. 登録オブジェクトとモデルスキャンでそれぞれ3つの異なる一致点を選択するか、目的の領域を左クリックしてランドマーク登録します。
    注: データの半自動マッチングを強化するために、ポイントを空間的に分布させるようにしてください。解剖学的に目立つ領域(尖端、辺縁隆起)をランドマークとして選択すると、半自動登録プロセスも容易になります)。
19. 手動で平面をスクロールしてすべての平面の登録を確認し、登録を完了します。
    メモ: CBCTと表面スキャンの間に偏差が明らかな場合は、手動で修正する必要があります(図3)。
20. インプラントを追加してアクセスキャビティを計画します。
    注:利用されている歯内バーは、Extras > Implant Designer>インプラント>インポートデータベースを介して事前にインプラントデータベースに追加する必要があります。bur は、ソフトウェアの製造元の指示に従って .cdxBackup ファイルとしてインポートできます。
21. バーをターゲット位置に置き、左クリックして移動してすべての平面をチェックインします(ソフトウェアは、適切な位置決めのためにさまざまな平面とビューを提供します)(図4A)。
    注:バーの長軸は、視覚化された根管空間の中央に配置する必要があります。直径1.0 mmの円筒形ダイヤモンドバーは、ほとんどのアクセスキャビティの準備に使用できます。ただし、根が狭い歯では、根管開口部への低侵襲アクセスを提供するために、より小さな直径を検討する必要があります。
22. [オブジェクト > 3D モデルを追加]を選択して>マーカートレイのSTLファイルを追加します。
23. トレイを計画されたアクセスキャビティの準備の近くに置き、実際の手順中に干渉がないことを確認します(図4B)。
24. サージカルガイドを追加し、DNSメーカーの取扱説明書に従ってマーカートレイを設計します。
25. マーカートレイをSTLファイルとしてエクスポートし、3Dプリンタで製造します(図4C)。
26. DNS 製造元の取扱説明書に従って、[オブジェクト] > [仮想計画エクスポート] > [汎用計画オブジェクト コンテナ 形式] を選択して、計画全体をエクスポートします。

2.アクセスキャビティの準備

1. 計画データを USB 経由で DNS にインポートします。
2. 治療対象のケースを選択します。
3. マーカーを3Dプリントされたマーカートレイに挿入します。
4. マーカートレイにマーカーが収まっていることを確認します。
5. マーカートレイが歯列弓にフィットしていることを確認します(図4D)。
6. 計画に使用したハンドピースにバーを挿入します。
7. DNS製造元の指示に従って、bur登録ツールにburを登録します(図5A)。
8. バーを目立つ場所(切歯の端など)に移動して、正しい位置を確認します。DNSは、機器の先端をまったく同じ位置に表示する必要があります(図5B)。
   注意: 間違ったバーの位置が表示された場合は、トレイが歯列に適切にフィットし、マーカーがトレイに適切にフィットしていることを確認してください。必要に応じて、bur登録を繰り返します。それでも間違った位置が表示される場合は、トレイ製造プロセスで材料の歪みが発生している可能性があるため、アクセスキャビティの準備は実行しないでください。
9. 治療する歯にバーを移動します。
   注意: DNSは自動的に別のビューに切り替わり、空間偏差と角度偏差に関するリアルタイムの情報を提供します。深さの方向も右側に提供されます(図5C)。
10. DNS ガイダンスを使用してアクセスキャビティの準備を実行します。
    注意: 準備は断続的に実行する必要があります。準備中の熱の発生を避けるために、破片をバーとアクセスキャビティから取り除く必要があります。

3.治療評価

1. 術前と同じCBCTマシン設定で術後CBCTイメージングを生成します。
2. ソフトウェアで術前計画を開きます。
3. [ セグメンテーションの編集] を選択します。
4. 下限しきい値を計算された平均値に調整します(ステップ1.11を参照)。
5. フラッドフィルツールを使用して治療した歯をセグメント化し、セグメンテーションに名前を付けます。
   注意: 歯が近位接触している場合は、手動でセグメンテーション境界を描く必要がある場合があります( 図6)。
6. [ モジュールを閉じる ] オプションを選択して、セグメント化を終了します。
7. セグメント化された歯の左側にある概要列を右クリックし、[ 3Dモデルに変換]を選択します。
   注: セグメンテーションは、概要に 3D モデルとして表示されます。
8. セグメント化された術前歯の3Dモデルを右クリックし、[ 視覚化>プロパティ]をクリックします。歯の体積はmm³で表示されます。
9. 新しいケースを開きます。
10. 術後のCBCTスキャンのDICOM画像データをインポートします(CBCT画像の設定は術前と同じである必要があります)。
11. [ セグメンテーションの編集] を選択します。
12. 下限しきい値を、術前データに対して計算されたものと同じ値に調整します。
13. フラッドフィルツールを使用して治療した歯をセグメント化し、セグメンテーションに名前を付けます。
    注意: 歯が近位接触している場合は、手動でセグメンテーション境界を描く必要がある場合があります。
14. [ モジュールを閉じる ] オプションを選択して、セグメント化を終了します。
15. セグメント化された歯を右クリックして、3Dモデルに変換します。
    注: セグメンテーションは、概要に 3D モデルとして表示されます。
16. セグメント化された術前歯の3Dモデルを右クリックし、[ 視覚化>プロパティ]をクリックします。歯の体積はmm³で表示されます。
    注:術前と術後の量の違いは、アクセスキャビティの準備中の物質損失の量です。
17. 術前計画を開きます。
18. モデルスキャンをインポートする>セグメンテーションをインポートし、術後の歯のセグメンテーションを選択します。
19. ランドマーク登録を使用して、術前の歯のセグメンテーションに合わせます(ステップ1.18を参照)。
    注:術前および術後のデータのマッチング手順は、視覚化には有益ですが、体積測定には必須ではありません。

図7Aは、DNSの助けを借りてモデル中切歯で準備された歯内アクセス腔の咬合図を示す。図7Bは、関連するCBCTスキャンを矢状図で示しています。次に、術後のセグメンテーションを術前のCBCTデータと照合します(図7C)。術前と術後の3Dモデルを一致させ(図7D)、計画ソフトウェアによって術前(412.12 mm 3)と術後(405.09mm³)の体積を自動的に計算し、mm³で表示できます(図8)。したがって、物質損失の体積は7.03 mm³になります。それ自体の物質損失の絶対値は大きな関連性はありません。異なるアプローチ(例えば、従来のアクセスキャビティ調製とDNSまたは異なるDNSの比較)の物質損失値を比較する必要があり、物質損失量の有意差は、どの技術が最も侵襲性の低いアプローチを提供するかを示す。

図1:歯と周囲の空気の密度を測定します。 測定値を平均します。(矢印:密度測定ツール)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図2:3D再構成とセグメンテーション 。 (A)術前CBCTデータの3D再構成。下限しきい値は計算値に調整されます。(B)フラッドフィルツールを使用してセグメンテーションが実行されました。セグメンテーションは「歯」(白)と名付けられています。(C) 登録オブジェクトとしてセグメンテーションを選択します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図3:CBCTと表面スキャンデータのマッチング。 すべての平面が正しい位置合わせを確認し、登録を完了します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図4:アクセスキャビティ計画とトレイ製造 。 (A)バーは根管オリフィスに仮想的に配置され、直線的なアクセスを提供します。(B)マーカートレイは歯列弓に配置されます。 (C)マーカートレイは歯の表面にフィットするように設計されています。これで、エクスポートして3Dプリントする準備が整いました。(D)マーカーは3Dプリントされたマーカートレイに配置されています。次に、マーカートレイを歯列弓に配置し、そのフィット感を確認します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図5:DNSによるBurの登録とリアルタイム可視化 。 (A) Burの登録は、関連するツールで実行されます。(B)治療を開始する前に、正しい登録がチェックされます。バーは顕著な解剖学的ランドマーク(ここでは切歯の端)に配置されます。DNSによって表示される位置はまったく同じである必要があります。(C) アクセスキャビティ準備中のDNSの表示ビュー。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図6:体積測定のための単一歯のセグメンテーション 。 (A)CBCTデータの3D再構成は、歯が近位接触によって接続されていることを示しています。2つの手動セグメンテーション境界が描画され、単一の歯のセグメンテーションが提供されます。ここ:正面図。(B)側面図。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図7:術後データと術前データのマッチング 。 (A)DNSの助けを借りて行われた歯内アクセス腔の咬合図。(B)矢状視野での術後CBCTデータ。根管スペースへの直線アクセスに注意してください。(C)歯の術後のセグメンテーション(赤色)は、術前のCBCTデータ(青色)と一致しています。(D)セグメンテーションデータから生成された3Dモデルが一致し、良好な一致を示します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図8:体積計算 。 (A)歯の術前3Dモデルの場合、計画ソフトウェアは^mm3で体積を計算することができます。(B)アクセスキャビティ準備後の歯の3Dモデルの体積決定。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

いくつかの研究と症例報告は、歯内療法におけるガイド付きアクセスキャビティの準備の実現可能性を示しています⁷。バーガイダンスのためのテンプレートとスリーブを利用したナビゲーション(静的ナビゲーション)は、石灰化した根管にアクセスするための正確で安全な方法であると説明されました。さらに、この方法はオペレーターの臨床経験の程度から独立していることが判明^{しました16}、歯の構造の大きな損失や穿孔などの医原性エラーのリスクなしに、進行したPCCの歯を治療する可能性を提供します。

進行性PCCを有する後歯の根管治療が適応となる場合、特に口開きが減少した患者では、咬合間スペースが減少するため、テンプレートとバーを利用した静的ナビゲーションが困難になる可能性があります⁷。最近の調査では、計画されたアクセス空洞と実行されたアクセス空洞の間の偏差は、小臼歯または前歯と比較して大臼歯で有意に高いことが明らかになりました¹⁷、これはハンドピースの頭と反対側の歯の干渉に起因すると推定されました。スリーブレスのテンプレートベースのアプローチは、主に使用されているスリーブ含有システムの代替として最近の症例報告に記載されており、満足のいく結果を示しました¹⁸。

DNSは、アクセスキャビティの準備に使用されるバーの計画位置と実際の位置との間の空間的および角度的偏差に関するリアルタイムの情報を提供するため、テンプレートは不要であり、咬合間スペースが減少した状況ではその実用性が低下する可能性があります。したがって、DNSは、アクセスキャビティの準備の方向を調整できるため、相互運用の柔軟性を提供しますが、静的ナビゲーション(テンプレートベース)アプローチを使用する場合はそうではありません。

一般に、ガイド付き歯内療法の使用は、3D計画に電離放射線(CBCT)の使用が必要であるため、従来のアクセスキャビティ製剤が歯根穿孔を含む医原性エラーのリスクをはらんでおり、歯の保存を脅かす高度な石灰化を伴う歯に限定する必要があります。歯内療法におけるCBCTの使用は、現在の科学的推奨事項に従う必要があります¹⁹。CBCTイメージングデータを生成する場合、視野(FOV)を制限した構成は放射線量を低減します。高度に石灰化した根管の視覚化は、正確な仮想3D計画を可能にするボクセルサイズを小さくすることで可能になります。

また、ガイドアクセスキャビティの準備を実行するためのコストは、従来の技術と比較して高くなります。これまで、市場で入手可能なDNSはごくわずかであり、取得手数料が高くなっています。それにもかかわらず、静的ガイド付きナビゲーションは追加コスト(テンプレート製造プロセス、スリーブ、バー)も意味します。

非外科的歯内療法におけるDNSの精度について文献に提示された結果は非常に有望です。ただし、利用可能な少数のシステムは、かさばる口腔外マーカーで構成されているため、手順中の患者とオペレーターの快適性が低下する可能性があります。ここで、利用されるDNSは、これらの欠点を回避するために小型化されたコンポーネントを使用しています。口腔インプラント学におけるいくつかの研究^20、21、22、²³および歯内アクセスキャビティ調製⁸に関する1つの調査は、この特定のDNSの実現可能性と^、テンプレートベースの静的ナビゲーションの潜在的な代替手段になる可能性があることを示しました。

DNS を使用する際の不正確さの原因は、計画エラーから発生する可能性があります。たとえば、口腔内スキャナーでは、完全なアーチ表面スキャンは依然として困難です^24,25であるため、表面スキャンの局所的な偏差が発生し、CBCTデータとの照合の精度が損なわれる可能性があります。

動的ナビゲーションでも、マーカートレイの品質とフィット感が重要です。製造工程によっては、材料の歪み²⁶ が、実際の位置とバーの表示位置との間にずれをもたらす可能性がある。幾何学的に考えると、カメラとマーカーの間の角度がかなり鈍いときに歪みが発生した場合、偏差は大きくなります。したがって、この特定のDNSの計画プロセスでは、カメラとマーカー表面の間にかなり直角を提供する位置にマーカートレイを配置することを検討する必要があります。それにもかかわらず、 in vitro 研究では、異なるタイプのマーカーの位置(対側/同側)の間に有意差は見られませんでした²³。

歯の構造の喪失を決定するために術前および術後の状態の体積測定を実行する場合、同じCBCTパラメータを使用し、同じHU閾値を設定することが重要です²⁷。単一の歯のセグメンテーションを実行するためにセグメンテーション境界を手動で描画する必要がある場合(近位接触の場合)、境界は主観的に描画されるため、不正確になる可能性があります。より複雑なセグメンテーション操作は、近位接触を有する歯のセグメンテーションプロセスを自動化するために文献に記載されている^28,29。それにもかかわらず、近位接触を有する場合の手動セグメンテーション境界による不正確さは、物質損失の量に関して無視できる。

すべての著者は、利益相反がないことを宣言します。

何一つ。