【往期專題回顧】數(shù)字化導板在口腔種植中的應用

作者姓名：張    健，王慶福，王艷穎，楊碧潔

基金項目：天津市科技支撐醫(yī)療器械重大專項（12ZCDZSY11300）

作者單位：南開大學口腔醫(yī)院·天津市口腔醫(yī)院口腔種植中心，天津  300041

電子信箱：[email protected]

摘要：

     迄今，種植義齒修復已成為有效治療牙列缺損、缺失，恢復口腔咀嚼功能的重要方法。同時，三維影像成像技術(shù)和快速成型技術(shù)的發(fā)展極大地推動了數(shù)字化種植技術(shù)的普及。本文將對數(shù)字化種植導板的設計流程、不同類型患者的導板設計要點、數(shù)字化導板誤差及導板國產(chǎn)化的發(fā)展前景等方面，進行詳細闡述。

關(guān)鍵詞：

    數(shù)字化導板；固定修復；覆蓋義齒；頜面缺損

    外科導板應用于種植手術(shù)由來已久。早期的傳統(tǒng)導板為壓膜式手術(shù)導板，雖然充分考慮了修復效果，但由于該方法只是在診斷模型上制作，不能參考骨組織信息，無法明確植入?yún)^(qū)的頜骨三維結(jié)構(gòu)。所以，種植體最終的植入位置還是主要依賴于醫(yī)生的技術(shù)和經(jīng)驗。

    近十年間，隨著三維影像成像技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷進步，數(shù)字化種植技術(shù)得到極大的發(fā)展。數(shù)字化種植技術(shù)利用計算機斷層掃描［例如錐形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）］和三維種植設計軟件，結(jié)合解剖結(jié)構(gòu)和修復體的參數(shù)，從而獲得三維數(shù)字化種植信息。同時利用快速成型技術(shù)（rapid prototyping，RP），如計算機數(shù)控研磨、3D打印、光固化成型等制成臨床操作中所需的數(shù)字化種植導板［1］。數(shù)字化導板技術(shù)具有傳統(tǒng)導板所無法實現(xiàn)的一些優(yōu)點，例如：（1）可以通過優(yōu)化種植體在剩余骨中的植入位置，減少或避免骨增量手術(shù)，同時有效避開危險區(qū)［2］。（2）可以給醫(yī)生提供解剖結(jié)構(gòu)和修復體輪廓信息，從而實現(xiàn)以修復為導向的種植體植入，獲得最終理想的修復效果。（3）可以實現(xiàn)不翻瓣的微創(chuàng)種植手術(shù)，縮短手術(shù)時間，減少術(shù)后不適、腫脹和疼痛［3］。此外，預先設計的種植體植入位置信息和上部修復結(jié)構(gòu)信息也可幫助口腔醫(yī)生更容易、更準確地實現(xiàn)種植即刻修復［4］。

    數(shù)字化導板技術(shù)的主要目的是提高診斷、手術(shù)和修復的精度。但是，由于目前種植治療趨勢的快速、簡單和微創(chuàng)化，一些商業(yè)化系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)從不翻瓣手術(shù)到預制修復體即刻修復的臨床應用。如何進行安全、高效、微創(chuàng)的種植手術(shù)治療，將是今后種植治療發(fā)展的趨勢。

    本文就導板的制作流程、不同類型病例設計要點等方面進行分析總結(jié)。

1

數(shù)字化導板的制作流程

        臨床上，復雜程度不同的病例在導板的制作流程上稍有不同。如果患者缺失牙較少，咬合狀況良好，可直接拍攝CT，然后在三維種植設計軟件中直接模擬重建缺失牙齒；也可先在石膏模型上排蠟牙，將掃描蠟牙的影像同CT影像在三維種植設計軟件中整合，獲得具有骨組織信息和修復體信息的整合影像（圖1）。

     對于復雜病例的計算機輔助設計制作導板的流程是比較嚴格的，需要拍攝二次CT或佩戴放射性導板再拍一次CT。臨床醫(yī)生根據(jù)第一次CT結(jié)果為患者制定初步的治療方案，取印模并制作石膏模型，根據(jù)治療方案制作臨時修復體（掃描用診斷蠟型或過渡性義齒），患者佩戴過渡性義齒（帶有放射性標志點）拍攝二次CT（圖2），同時將臨時修復體全貌進行單獨掃描，將二次CT和修復體掃描影像整合。在整合影像中進行三維重建，這樣醫(yī)生就可以結(jié)合修復體和骨組織的信息，制定最佳的種植方案，包括種植體的位置、數(shù)量、角度、深度等。在完成種植設計后系統(tǒng)會生成特定文件，將該文件連同石膏模型一同傳送給快速成型制作單位，就可以加工制作導板。

2

不同類型患者的數(shù)字化種植導板設計要點

2. 1    單顆牙缺失的數(shù)字化種植導板設計要點           

    首先將DICOM格式文件導入數(shù)字化導板設計軟件，根據(jù)CT文件重建出頜骨三維模型。模擬種植手術(shù)，確定種植體植入的位置、深度和角度，設計手術(shù)方案。對于一些需要骨增量手術(shù)的病例，可以通過優(yōu)化設計種植體在剩余骨中的植入位置，或合理減小種植體直徑和長度，減少或避免骨增量手術(shù)，甚至避免上頜竇提升手術(shù)，從而減少手術(shù)創(chuàng)傷，降低手術(shù)治療費用。手術(shù)中將制作好的牙支持式外科導板于口內(nèi)就位。對于單顆牙缺失鄰牙固位效果好的病例，往往不需要輔助固位釘固定。先鋒鉆定位時，術(shù)者或助手輕輕按壓外科導板即可。逐級擴孔后植入種植體。

2. 2    多顆牙缺失的數(shù)字化種植導板設計要點           

    與單顆牙缺失的外科導板不同，除了對頜骨進行CBCT或螺旋CT掃描，還需要在研究模型上進行排牙，將蠟型表面涂布顯影劑進行掃描，同時重建頜骨和修復體的三維模型?；蛘哳A先制作放射導板，進行二次CT掃描。運用數(shù)字化導板設計軟件時，根據(jù)修復體的輪廓，確定種植體的數(shù)量、分布、位置和角度等信息，制作牙支持式或黏膜支持式外科導板。若外科導板固位效果欠佳，可增加縱向或橫向輔助固位釘。先鋒鉆定位，逐級擴孔后植入種植體。

2. 3    無牙頜種植修復的數(shù)字化種植導板設計     

    影響無牙頜修復最終效果的因素很多，包括頜位關(guān)系不佳、牙槽骨嚴重吸收萎縮、上頜竇氣腔化、雙側(cè)或上下頜骨骨質(zhì)狀況嚴重不均衡等，導致無牙頜種植修復的難度非常高。無牙頜的種植修復方式可分為種植固定義齒修復和種植覆蓋義齒修復。修復方式的選擇需要根據(jù)患者的解剖條件、經(jīng)濟條件、對最終修復效果的要求等最終確定。

2. 3. 1    無牙頜種植固定義齒修復的導板設計           

    種植固定義齒修復需要的種植體顆數(shù)較多，單頜通常多于6顆。僅靠術(shù)者的經(jīng)驗手術(shù)難度大，術(shù)中定位要求高，需要的手術(shù)時間也非常長，創(chuàng)傷大，這都影響了患者的接受度，并提高了術(shù)者的手術(shù)難度。但在計算機導航技術(shù)的輔助下，手術(shù)時間大大縮短，同時治療效果卻顯著提高，甚至在一些病例中實現(xiàn)了微創(chuàng)種植，患者的手術(shù)痛苦獲得了最大程度的降低并獲得了最佳的修復效果。

    種植方案設計時，不僅要考慮骨量的多少，更應注重最終修復是否能合理的實現(xiàn)。當患者牙槽骨量基本無吸收時，只需按照修復影像指導，逐步放入種植體來重建牙列即可，可以設計為整體固定橋或分段固定橋。但臨床上此類患者非常少。

    當患者剩余牙槽骨量存在垂直型吸收時，則需考慮是否植骨。如果需要先期植骨，則應在植骨成功后再行種植方案設計；如果同期植骨，應在預期植骨后的位置進行種植設計；如果不需要植骨，則選擇骨量較好區(qū)域設計植入位置，后期修復時通過人工牙齦瓷從美學上恢復缺失的軟硬組織。

    當無牙頜患者牙槽骨存在水平型吸收，牙槽骨寬度不足時，通常需要骨劈開、引導骨再生（GBR）等術(shù)式增加骨量，或進行牙槽骨修整，將牙槽嵴頂菲薄部分去除。這些術(shù)式都將影響種植方案設計時的位置和角度。如果準備進行骨劈開同期植入種植體，在設計該種植位置時應以腭側(cè)骨壁為基準，植體放入的位置應能保證成功植骨。當患者的牙槽骨需要修整時，如果所需修整區(qū)域較小，僅需去除1～2個牙位的尖銳骨尖、菲薄骨壁，可按照未修整的牙槽骨形態(tài)制作外科導板。手術(shù)時，應先將外科導板就位，在完成種植體窩洞的預備后，取下導板，再進行牙槽骨塑形。如果牙槽骨所需修整區(qū)域較大，如無牙頜患者頜間垂直距離達不到修復結(jié)構(gòu)所需高度，需要大范圍垂直向去骨時；下頜前牙區(qū)牙槽骨骨嵴尖銳，需要去除骨嵴高度大于2 mm時，這些都將嚴重影響外科導板的精確度。這種情況下，我們建議首先進行骨修整，在牙槽骨條件達到種植要求后，再進行種植外科導板的設計。

    根據(jù)臨床報道，上頜最少植入6顆種植體，下頜則最少4顆，同時設計為整體固定橋［5］。但患者存在復合型骨缺損時，設計時則需要考慮種植固定義齒修復是否能夠有效恢復唇頰側(cè)豐滿度，是否能提供足夠的咬合力，是否能夠恢復正常的咬合。如果存在困難，則應考慮改變種植方案。

2. 3. 2  無牙頜種植覆蓋義齒的導板設計    

    當無牙頜患者牙槽骨吸收非常嚴重或經(jīng)濟條件限制時，種植覆蓋義齒通常會是無牙頜患者的最佳修復方式。種植覆蓋義齒通過種植體和黏膜共同提供了支持力和固位力，固位效果好，咀嚼效率明顯提高，同時減少了基托面積，舒適度明顯增加。種植覆蓋義齒通過較少的種植體數(shù)量恢復了缺失牙列和必要的咀嚼功能，減小了患者的經(jīng)濟負擔。

    種植覆蓋義齒根據(jù)附著體不同，分為球帽式、桿卡式、Locator等不同形式。不同的附著體對種植體的平行度、種植體顆數(shù)、分布范圍以及頜間距離等要求不同。在覆蓋義齒設計時，應重點考慮種植體平行度、種植體與牙列的唇舌向關(guān)系等。同時，需要根據(jù)患者具體條件確定種植體分布范圍及所選擇的附著體形式。在整合影像中，需要清楚地觀察到義齒豐滿度、笑線位置、義齒與牙槽嵴頂?shù)奈恢藐P(guān)系等，能幫助我們選擇合適的固位方式。

2. 3. 3    All-on-4術(shù)式的導板設計   

     同全口種植固定義齒修復設計流程大致相同，但All-on-4術(shù)式多采用即刻修復即刻負重。因此在制作放射性導板時，應同時制作過渡性義齒。在種植設計過程中，應利用傾斜種植體最大限度的延展近遠中向長度，減少游離端懸臂的長度。在設計后牙區(qū)傾斜種植體時，要充分考慮上頜竇前壁、頦孔等重要解剖結(jié)構(gòu)，同時要注意合適的角度基臺的選擇，保證即刻修復能夠?qū)崿F(xiàn)（圖3～4）。

2. 4    頜面缺損修復中數(shù)字化導板的應用    

    在面對頜面部缺損的復雜病例時，計算機輔助技術(shù)不僅應用于種植手術(shù)階段，同樣可以應用于腫瘤切除同期自體骨移植修復的手術(shù)過程?；颊呤紫冗M行頜面部CT掃描和三維重建，通過3D打印技術(shù)獲得與患者下頜骨形態(tài)一致的下頜骨原型的實體模型。對于病變范圍局限、下頜骨骨皮質(zhì)連續(xù)性較好的病例，可以通過修整下頜骨實體原型獲得理想的修復模型；對于病變范圍大的病例，可以直接通過計算機輔助技術(shù)獲得重建的修復模型。在修復模型的基礎(chǔ)上，依據(jù)該模型的外形輪廓預先彎制好重建鈦板。同時可以利用吸塑法或3D打印技術(shù)在修復模型上獲得帶有完整牙列形態(tài)的種植外科導板。這樣在手術(shù)中，可以通過預彎的重建鈦板準確地修整移植骨塊，然后通過種植外科導板確定骨塊的高度和頰舌向位置，有利于準確地恢復美觀和功能。

    對于一些頜面缺損極其嚴重的病例，通過頜面外科進行骨移植修復的難度和風險將會非常大。此時，利用計算機輔助技術(shù)準確地利用剩余頜骨組織，獲得種植支持式贗復體將是最佳的治療方案（圖5）。整個治療過程，不僅需要臨床醫(yī)生精巧的設計，還需要技工中心、導板制作單位等共同參與，制作出精確的個性化連接裝置。

3

國產(chǎn)數(shù)字化種植導板的快速發(fā)展

        目前，比較成功的商業(yè)化口腔種植數(shù)字化導航系統(tǒng)有Simplant系統(tǒng)、Nobel Guide系統(tǒng)等。盡管這些導航系統(tǒng)整體運作成熟，精確度也非常高，但應用到國內(nèi)依然有許多難以克服的缺點。國外的導航系統(tǒng)軟件封閉性強，整個三維重建和模擬種植手術(shù)過程需要在專用軟件中進行，所需的數(shù)據(jù)影像嚴格單一，且與其他種植系統(tǒng)的兼容性差。國外的導航系統(tǒng)制作工期長，通常需要1～2個月，同時制作費用相對昂貴，且溝通不充分可能導致設計效果無法完美呈現(xiàn)，甚至無法給出最終適合患者的解決方案。

        數(shù)字化導航系統(tǒng)的成功國產(chǎn)化有效解決了以上不足。在國內(nèi)以天津彩立方快速制作成型中心研制的口腔種植定位器等為代表的國產(chǎn)化導航系統(tǒng)，已經(jīng)在臨床上取得了巨大的成功。導航系統(tǒng)的國產(chǎn)化使得制作周期大大縮短，臨床醫(yī)生和導板設計者溝通快速且充分，同時降低了患者的經(jīng)濟負擔。從技術(shù)角度講，臨床醫(yī)生與技術(shù)人員的充分溝通，使得在方案設計過程中臨床醫(yī)生操作的自由度更大，使復雜病例的設計過程變得可行且簡單。

4

數(shù)字化種植導板的誤差分析

        種植體準確的植入是完成最終理想修復的重要保證。數(shù)字化導板的精確度是提高種植體植入位置準確性的關(guān)鍵。Van Assche等［6］研究顯示，包括NobelGuide®、SurgiGuide®、Safe SurgiGuide®在內(nèi)的10種數(shù)字化外科導板系統(tǒng)，種植體頸部平均誤差0.99 mm （0～6.5 mm），種植體底部平均誤差1.24 mm（0～6.9 mm），角度平均誤差3.81°（0～24.9°）。天津彩立方數(shù)字化外科導板系統(tǒng)的種植體中心偏差距離頰舌向為（0.3 ± 0.2）mm，近遠中向為（0.4 ± 0.3）mm，種植體中心線角度偏差頰舌向為（0.9 ± 0.2）°，近遠中向為（1.1 ± 0.3）°。就目前數(shù)據(jù)而言，國產(chǎn)化數(shù)字導板誤差與國外相比并無明顯差異。對于種植體植入后誤差的三維分析有助于尋找誤差的來源，進一步提高數(shù)字化外科導板的精確度。

5

總結(jié)

        數(shù)字化種植導板在口腔種植領(lǐng)域的成功應用，使得復雜病例手術(shù)時間大大縮短，手術(shù)效果和遠期修復效果明顯提高，同時擴大了微創(chuàng)種植的適用范圍。但數(shù)字化種植導板作為口腔種植手術(shù)的輔助工具，它的成功應用必須依賴于臨床醫(yī)生合理的設計和豐富的經(jīng)驗，不能盲目將數(shù)字化種植導板應用擴大化。同時也希望在國內(nèi)數(shù)字化導板研發(fā)者和口腔臨床醫(yī)生的共同努力下，我們的國產(chǎn)化數(shù)字外科導板技術(shù)能夠發(fā)展的越來越好。

來源：中國實用口腔科雜志