基于三维头戴设备的景深提升技术在分离器械取出中的回顾分析

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2025.06.001

中华口腔医学研究杂志(电子版) ›› 2025, Vol. 19 ›› Issue (06) : 351 -359. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2025.06.001

器械分离专栏·专家论坛

基于三维头戴设备的景深提升技术在分离器械取出中的回顾分析

冯博¹, 刘小雨¹, 谈文多¹, 陈燕¹, 孟烈², 黄正蔚¹^,^†(

)

¹上海交通大学医学院附属第九人民医院牙体牙髓科，上海交通大学口腔医学院，国家口腔医学中心，口腔疾病国家临床医学研究中心，上海市口腔医学重点实验室，上海市口腔医学研究所，上海　200011
²革伦科技（上海）有限公司，上海　200011

收稿日期:2025-10-26 出版日期:2025-12-01
通信作者: 黄正蔚

Retrospective analysis of depth-of-field enhancement technology based on a three-dimensional head-mounted device in the removal of separated instruments

Bo Feng¹, Xiaoyu Liu¹, Wenduo Tan¹, Yan Chen¹, Lie Meng², Zhengwei Huang¹^,^†()

¹Department of Endodontics, Shanghai Ninth People′s Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine; College of Stomatology, Shanghai Jiao Tong University; National Center for Stomatology; National Clinical Research Center for Oral Diseases; Shanghai Key Laboratory of Stomatology; Shanghai Research Institute of Stomatology, Shanghai 200011, China
²Gelun Technology (Shanghai) Company Limited, Shanghai 200011, China

Received:2025-10-26 Published:2025-12-01
Corresponding author: Zhengwei Huang

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引用本文：

冯博, 刘小雨, 谈文多, 陈燕, 孟烈, 黄正蔚. 基于三维头戴设备的景深提升技术在分离器械取出中的回顾分析[J/OL]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2025, 19(06): 351-359.

Bo Feng, Xiaoyu Liu, Wenduo Tan, Yan Chen, Lie Meng, Zhengwei Huang. Retrospective analysis of depth-of-field enhancement technology based on a three-dimensional head-mounted device in the removal of separated instruments[J/OL]. Chinese Journal of Stomatological Research(Electronic Edition), 2025, 19(06): 351-359.

三维穿戴显示技术从早期的二维图像到如今的三维立体视觉，映射了医学工程学的深度结合。三维头戴设备通过对手术区域进行高精度的视频采集，模拟人眼的双目视差，获取景深感更强的立体图像。当根管内的器械发生分离时，医师可以更精确定位分离器械位置、看清分离器械与根管壁的嵌合程度，以及分离器械与弯曲根管之间的角度，从而能显著提升治疗的精准性、成功率和医师舒适度。本文将对三维头戴设备在分离器械取出中的临床应用进行回顾分析。

关键词: 三维头戴设备, 景深, 分离器械, 牙体牙髓诊疗

The evolution of three-dimensional wearable display technology, from early two-dimensional images to the current stereoscopic vision, reflects the deep integration of medical engineering. By performing high-precision video capture of the surgical area, 3D head-mounted devices simulate human binocular disparity to acquire stereoscopic images with enhanced depth perception. When instrument separation occurs within the root canal, this technology enables clinicians to more accurately locate the separated instrument, clearly visualize its adaptation to the canal walls, and discern the angulation between the instrument and the curved root canal. Consequently, it significantly improves treatment precision, success rates, and operator comfort. This article reviews the clinical application of 3D head-mounted devices in the removal of separated instruments.

Key words: 3D head-mounted devices, Depth of field, Separated instrument, Endodontic diagnosis and treatment

图1 三维头戴设备的使用照片　A：使用者头戴设备，于眼前镜片上呈现镜下直视画面；B：使用者的头部不局限，可以自由活动，包括与助手沟通、查看根管影像及回顾影像图片等一系列操作。

图2 常规显微镜和头戴式显微镜镜下观察分离器械的直视图　A：头戴式显微镜镜下观察分离器械的直视图，红色箭头所示为分离器械，景深感强，清晰可见与根管一侧贴合且存在一定间隙；B：常规显微镜镜下观察分离器械的直视图，红色箭头所示为分离器械，景深感弱，只能直视分离器械断面。

图3 左上第一恒磨牙分离器械取出的影像资料　A：术前X线片示左上第一恒磨牙远颊根根尖存在分离器械（红色箭头所示）和底穿孔（黄色箭头所示）；B：术中镜下发现分离器械（红色箭头所示）和底穿孔（黄色箭头所示）；C：iRoot BP修复底穿孔并回填部分牙胶覆盖（黄色箭头所示），以便于与分离器械镜下区分，超声ET20敞开冠方通路，暴露分离器械（红色箭头所示）；D：ET25震出分离器械即刻X线片，已修复底穿孔并取出分离器械，红色箭头指示为原分离器械所在位置，黄色箭头指示为底穿修补处；E：取出的分离器械（红色箭头所示）经测量约3 mm；F：根管充填后拍摄X线片示根充到位。

图4 右下第一恒磨牙分离器械取出的影像资料　A：术前X线片示右下第一恒磨牙近颊根根尖存在分离器械（红色箭头所示）；B：模拟图，2段分离器械卡持在同一根管内，卡持紧，交叉角度小；C：镜下直视2段分离器械卡持在同一根管内交叉紧密卡持，红色箭头指示为2根分离器械；D：模式图，ET20/25增隙后2段分离器械卡持变松，交叉角度变大；E：镜下直视ET20/25增隙后2段分离器械卡持在同一根管分布松散，便于震出，红色箭头指示为2根分离器械；F：震出分离器械即刻X线片，已无分离器械，红色箭头指示为原分离器械所在位置；G：根管充填后拍摄X线片示根充到位。

图5 左上第二恒磨牙分离器械取出的影像资料　A：术前X线片示左上第二恒磨牙远颊根存在分离器械（红色箭头所示）；B：锥形束CT（CBCT）横截面影像确认，远颊根存在分离器械（红色箭头所示）；C：CBCT矢状位影像确认，分离器械长度约为5.24 mm；D：镜下见远颊根的分离器械（红色箭头所示）；E：ET25震出分离器械；F：分离器械（镍钛器械）完整取出；G：震出分离器械即刻X线片，已无分离器械（红色箭头所示）；H：根管充填后拍摄X线片示根充到位。

图6 左下第一恒磨牙分离器械取出的影像资料　A：术前X线片示左下第一恒磨牙近中根存在分离器械（红色箭头所示）；B：锥形束CT（CBCT）横截面影像确认，近颊根与近舌根根尖区融合，分离器械位于融合区域（红色箭头所示）；C：CBCT冠状位影像确认，分离器械长度约为3.32 mm，分离器械与上段根管夹角为137.4°；D：CBCT矢状位影像确认，分离器械位于近中根根尖，且出根尖孔（红色箭头所示）；E：ET20/25增隙后镜下斜向卡持在根尖融合区的分离器械（红色箭头所示）；F：震出分离器械即刻X线片，已无分离器械（红色箭头所示）；G：根管充填后拍摄X线片示根充到位。

表1 三维穿戴设备的核心优势及具体表现

影响维度	技术进步体现	带来的核心优势
视觉体验与手术精准度	高分辨率微型显示（Si-OLED）、3D深感摄像头、低延迟渲染算法	提供沉浸式三维立体视野，实现实时手术导航，将虚拟模型与患者解剖结构精准叠加，提升操作精度。
操作效率与流程优化	集成脚踏板控制、语音指令、与锥形束CT（CBCT）等影像数据无缝对接	缩短手术时间，医师无需频繁转头查看屏幕，双手可专注操作，治疗流程更流畅。
医师工效与舒适度	设备轻量化（如119 g）、符合人体工学的设计、无线便携	解放颈椎，实现"抬头操作"，大幅减轻因长时间低头导致的颈、腰椎疲劳，符合人体工学。
远程协作与临床教学	5G远程传输、实时画面共享与标注功能	支持远程专家指导和多视角同步教学，打破地域限制，提升基层医疗水平与团队协作效率。

表1 三维穿戴设备的核心优势及具体表现

影响维度	技术进步体现	带来的核心优势
视觉体验与手术精准度	高分辨率微型显示（Si-OLED）、3D深感摄像头、低延迟渲染算法	提供沉浸式三维立体视野，实现实时手术导航，将虚拟模型与患者解剖结构精准叠加，提升操作精度。
操作效率与流程优化	集成脚踏板控制、语音指令、与锥形束CT（CBCT）等影像数据无缝对接	缩短手术时间，医师无需频繁转头查看屏幕，双手可专注操作，治疗流程更流畅。
医师工效与舒适度	设备轻量化（如119 g）、符合人体工学的设计、无线便携	解放颈椎，实现"抬头操作"，大幅减轻因长时间低头导致的颈、腰椎疲劳，符合人体工学。
远程协作与临床教学	5G远程传输、实时画面共享与标注功能	支持远程专家指导和多视角同步教学，打破地域限制，提升基层医疗水平与团队协作效率。

表2 三维穿戴显示设备在牙体牙髓治疗中的局限性及具体表现

挑战维度	核心问题	具体表现与影响
技术成熟度	图像精度与真实感不足	显示分辨率、色彩保真度、景深感知与高端显微镜存在差距；双目视差可能导致视觉疲劳和误判。全息三维显示技术则受限于调制器件的空间带宽积，导致显示分辨率和系统视差角不足，且数据传输量大、对处理器性能要求极高。
临床适用性	复杂口腔环境下的精准性与可靠性	对早期微小龋洞、牙神经发炎等细微病变的特异性信号捕捉能力有限，易漏诊。对牙齿只剩牙根等复杂状况的形态、内部炎症难以精准监测。口腔内饮食、饮水等活动会干扰监测数据的准确性。
数据安全与隐私	患者健康数据泄露与滥用风险	设备持续收集敏感个人健康数据，存在未经授权访问和数据泄露的风险。无线连接（蓝牙、Wi-Fi）可能被攻击者利用，窃取数据或植入恶意软件。必须符合HIPAA、通用数据保护条例（GDPR）等数据法规，否则将面临合规风险。
人机工程学	设备舒适度与操作流畅性	设备重量、散热问题可能影响医师长时间佩戴的舒适性，进而影响手术专注度。语音控制或手势交互在紧张的手术环境中可能响应延迟或误触发，干扰手术流程。

表2 三维穿戴显示设备在牙体牙髓治疗中的局限性及具体表现

挑战维度	核心问题	具体表现与影响
技术成熟度	图像精度与真实感不足	显示分辨率、色彩保真度、景深感知与高端显微镜存在差距；双目视差可能导致视觉疲劳和误判。全息三维显示技术则受限于调制器件的空间带宽积，导致显示分辨率和系统视差角不足，且数据传输量大、对处理器性能要求极高。
临床适用性	复杂口腔环境下的精准性与可靠性	对早期微小龋洞、牙神经发炎等细微病变的特异性信号捕捉能力有限，易漏诊。对牙齿只剩牙根等复杂状况的形态、内部炎症难以精准监测。口腔内饮食、饮水等活动会干扰监测数据的准确性。
数据安全与隐私	患者健康数据泄露与滥用风险	设备持续收集敏感个人健康数据，存在未经授权访问和数据泄露的风险。无线连接（蓝牙、Wi-Fi）可能被攻击者利用，窃取数据或植入恶意软件。必须符合HIPAA、通用数据保护条例（GDPR）等数据法规，否则将面临合规风险。
人机工程学	设备舒适度与操作流畅性	设备重量、散热问题可能影响医师长时间佩戴的舒适性，进而影响手术专注度。语音控制或手势交互在紧张的手术环境中可能响应延迟或误触发，干扰手术流程。

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