数字化导板在口腔种植中的研究进展

在过去的几十年里，骨结合（活骨与植入物之间的直接接触，而不插入纤维组织）的出现为种植学奠定了基础。与传统三单位修复体相比，种植牙虽成本高，但可改善口腔健康，提高生活质量，被认为是修复缺失牙的一个安全且合适的选择，逐渐成为患者修复缺失牙齿的首选。成功的种植治疗应该包括功能和美学两方面，种植体植入位置的精确性显得至关重要，不仅术中避免损伤下牙槽神经、血管、上颌窦底，而且可预防术后并发症，有助于上部的冠修复。

    数字化导板可将术前规划的虚拟种植体位置精确地转移到实际种植手术部位，是实现最佳种植的重要载体。在使用数字化导板植入多个种植体的情况下，如果患者的软组织条件允许，可以使用预先的手术导板以不翻瓣方法进行二期手术。研究显示，骨内牙种植体周围紧密附着的角质化黏膜可防止种植体周围骨质流失。数字化导板辅助种植术涉及的关键技术是图像处理、术前设计、导板设计和制造。在数字化导板的应用中，当前学科重点是减少实际种植位置和软件模拟位置的偏差。

    1.数字化导板的发展与制作

    1.1 数字化导板的发展

    影像学和计算机技术的发展推动了数字化导板的产生。CT提供的三维图像具有高分辨率和精确度，逐渐应用于种植治疗的术前诊断和设计。锥形束CT（cone beam CT，CBCT）与传统CT相比，成本低，辐射暴露少，可作为口腔颌面部影像辅助诊断的选择。牙科CT技术由Schwarz等于1987年开发，并首次用于颌骨重建术。1988年推出了用于诊断和评估颌骨影像的三维牙科软件，随后开发的Simplant版本实现了在计算机断层扫描图像上虚拟放置植入物。

    2002年研究制作了种植手术导板，并用该导板辅助种植手术时将种植体精确地引入术前规划的位置。随后，各种新的计算机辅助设计软件不断推出，如以色列iDent公司的Scan 2Guide系统、瑞典NobelBiocare公司的Procera系统、美国ImplantLogic公司的VIP系统、比利时Materialise公司的Simplant系统等。2012年杭州六维齿科医疗技术有限公司研发出6Ddental软件辅助设计和制作数字化种植导板，现已在国内应用。使用设计软件规划种植体位置时，需要培训才能灵活运用设计软件。

    许多临床医生不会熟练地使用该软件，需要借助第三方来规划植入位置。这些软件的使用程序大致为：将DICOM格式的颌骨数据和牙模型扫描数据导入设计软件，选择合适的阈值进行三维模型的重建，测量缺牙区的缺牙间隙、牙槽骨的宽度及高度，描记神经管等。在软件中选择合适的种植体按合适的位置进行虚拟植入，并设计手术导板，最后以STL格式导出带有种植体和牙颌模型的数据到导板制作软件中。

    1.2 数字化导板的制作

    快速成型和数控切割是计算机辅助设计与制造（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）种植导板制作工艺的主要技术。快速成型技术根据成型的不同原理可分为液态光敏树脂选择性固化技术（stereolithography apparatus，SLA）、熔融沉积制造（fused deposition modeling，FDM）、粉末材料选择性激光烧结技术（selective laser sintering，SLS）。快速成型技术是一种所谓的“加法”制作，将计算机设计的三维模型或者CT等扫描资料转化为片层信息，通过光固化将材料逐层添加制作出实体。数控切削技术是一种所谓的“减法”制作，将整块材料按照计算机设计下的模型进行切割成型，其制作精度高，加工速度快。

    2.数字化导板的分类方法

    2.1 支持类型

    根据支持类型，数字化种植导板可以分为：牙支持式导板、黏膜支持式导板、骨支持式导板、混合支持式导板。牙支持式导板用于少数牙缺失且余留牙松动不明显的部位，是通过邻牙固位，在引导种植时精确性高。黏膜支持式导板用于无牙颌患者，使用时需要固位钉进行固位，颌骨解剖结构的差异、黏膜厚度对其精确性影响较大。骨支持式导板主要用于术中需要翻开暴露骨面进行骨增量手术的无牙颌患者，创伤较大，不适感强。混合支持式导板用于缺牙较多有余留牙的患者，其精确性较高。

    2.2 种植窝限制程度

    根据种植窝限制程度，数字化种植导板可分为非限制式导板（nonlimiting surgical guides）、部分限制式导板（partially limiting surgical guides）、完全限制式导板（completely limiting surgical guides）。非限制式导板设计强调的是植入物的位置，不强调钻头的角度。部分限制式导板的设计中，用于手术的第一个钻头是使用手术导板引导的，然后由外科医生根据经验完成后续种植窝的预备和种植体的放置部分。

    完全限制式导板限制了器械在近远中及颊舌方向的移动，止动装置也限制了备洞的深度，在深度、角度、位点预备上精确性是最佳的。完全限制式导板主要有两种设计形式：基于铸造的手术导板和基于CAD/CAM的手术导板。尽管完全限制式导板被证实是更精确的辅助手术工具，但大多数临床医生仍然采用部分限制式导板，因为其具有成本效益性和可靠性。

    2.3 扩孔的流程

    根据扩孔的流程，数字化种植导板可分为全程导板和半程导板。全程导板在使用时需要全程配用专门的外科手术器械，逐级更换套管及种植钻行种植窝预备至最终深度，通过套管植入种植体。半程导板在种植手术过程中通过定位钻引导和一级扩孔钻预备种植窝，撤去导板后再逐级预备窝洞，植入种植体时亦不需要导板。

    3.数字化导板的优缺点

    3.1 数字化导板的优点

    与传统种植术相比，使用数字化导板辅助种植可较精确地将种植体按照术前规划位置植入。由于可预测性的增加，术中外科手术损伤性降低，减少了下牙槽神经、上颌窦损伤的风险。在无牙颌患者中，使用导板可减少颊侧和近中方向的植入物偏差，计算机辅助的种植手术允许不翻瓣手术，降低了术后发病率和出血风险。

    Vieira等研究显示，不翻瓣种植术更适合于无牙颌患者。数字化导板辅助的不翻瓣种植还可实现即刻负荷，满足患者功能需求，术后短期内的疼痛减少，患者满意度提高。由于手术中的位置偏差变小，在制作上部修复体的空间位置得到保证，数字化导板辅助种植的美学效果也较好。在种植体存活方面，传统种植术和数字化导板辅助的种植术均能达到较高的存活率。

    3.2 数字化导板的缺点

    数字化导板辅助种植术前需要拍摄CBCT，取口内印模，灌注石膏模型，制作数字化导板，费用高，术前准备时间长。种植体植入时导板的稳定性依赖于导板支持方式，直接受到黏膜或骨突的影响，还要借助第三方进行规划设计。种植术中，种植体位置与邻近牙齿距离较近时，导板的管道易干扰种植体的植入，不能临时改变种植计划，且导板限制冲洗，易产热。当不翻瓣种植时，即使有导板辅助，术者仍需要考虑种植体唇颊侧的偏移。在磨牙区，可操作空间小，术中很难做到直视操作，降低了术者的触觉灵敏性，容易造成角度偏差。这在很大程度上限制了数字化导板在第二磨牙区的使用。数字化导板使用时偶尔会出现明显偏差，当偏差大于2 mm时，有可能导致神经、上颌窦或者邻牙的损伤和出血。

    4.影响数字化导板精确性的因素

    目前评价种植体精确性的方法是将患者术前与术后CT放于测量软件中，通过配准，对比术前和术后种植体植入的位置，从角度、顶点、尖端、深度偏差的距离这4个指标来评估其精确性。年龄、导板类型、种植位置、术者经验、有无固定针、放射学方法、是否翻瓣等因素都会影响数字化导板的精确性，从而导致结果出现偏差，但具体的偏差是何种原因所致仍存在争议，总的偏差是手术过程各步骤产生的偏差累加的结果。

    4.1 年龄

    Zhou等的Meta分析中年龄不会影响数字化导板的精确性。也有学者提出异议，认为年轻患者具有较高的骨密度，移除手术导板后，在骨密度较低的颌骨放置种植体会引起较大的角度偏差。年龄对数字化导板精确性的影响尚不明确，有待进一步研究。

    4.2 导板类型

    3种数字化导板均能精确地辅助种植手术。牙支持式导板种植体定位的准确性高于黏膜支持式和骨支持式导板。Yatzkair等研究认为，黏膜支持式导板辅助种植在种植体尖端和顶点的精度低于牙支持式导板。牙支持的数量也影响导板精确性，ElKholy等研究显示，仅使用2颗牙齿支撑的外科手术导板辅助种植，种植体的偏差明显高于使用4颗或更多牙齿支撑的外科手术导板辅助种植。骨支持式导板和黏膜支持式导板之间的精确性无明显差异。

    数字化导板的类型要结合患者口内解剖结构的情况进行选择。学者认为，全程引导与半程引导数字化种植导板的精确性相当。但国际口腔种植学会第五届共识研讨会指出，在同是手动植入种植体的情况下，全程导板制备种植窝洞植入的种植体的精确性高于半程导板。

    4.3 种植位置

    牙缺失种植时，上颌后牙要考虑上颌窦的位置，下颌后牙要考虑下颌神经管的位置，前牙要考虑美学问题。国内外许多研究都关注于种植位置是否对精确性有影响。Pettersson等研究显示，上下颌位置对数字化导板辅助种植精确性有影响，上颌种植体的角度偏差略大于下颌骨。Cristache等研究显示，下颌种植体颈部、尖端的偏差小于上颌。也有学者研究表明，种植位置（上颌/下颌）对种植体精确性无明显影响。以上研究可能由于选择的研究对象、牙列缺损方式、种植系统不同等，结论有所差异。

    不同种植位置的精确性差异，还可能是牙槽嵴的解剖结构影响了导板的稳定性，尤其在牙槽骨严重丢失的位置，又或者是操作空间的大小影响了精确性。通过控制相关因素，可在一定程度上获得较佳的精确性。Tallarico等研究显示，前牙区种植体的角度精确性高于后牙区。Lee等研究认为，在前牙区进行手术时，需要控制导板稳定性，以获得植入的精确性。

    4.4 术者经验

    Rungcharassaeng等研究显示，当使用计算机辅助种植时，种植体放置深度受操作者经验水平的影响。有经验的术者在使用数字化导板辅助植入的精确性高于较少经验者。

    4.5 其他

    CT或CBCT来源制作的数字化导板的精确性较高；但拍摄CT时，患者的移动会增大虚拟计划与实际植入位置的偏差。使用藻酸盐制取印模时，不及时灌注会导致模型形变量大。在导板设计与制造的过程中，石膏模型与CT数据的匹配情况也影响种植导板的精确性。三维重建的阈值越大，配准的精确性越高。

    Zhou等的Meta分析研究表明，是否翻瓣不会影响数字化导板的精确性。由于受后牙区的限制，种植体过长会降低种植的精确性，Naziri等研究发现增加种植体长度对偏离种植体规划位置有显著的负面影响。在骨密度较低的位置，植入种植体的角度和深度偏差较大，也有学者认为，骨密度对种植体位置精度没有影响。黏膜的厚度与种植体顶点偏差呈正相关，但也有学者认为黏膜的厚度不影响种植体的位置。

    5.结束语

    数字化技术是口腔医学一个重要的发展方向，也是必然的趋势。数字化技术改变了医生、患者、技师的沟通模式，让患者手术前可以直观修复的效果，在避免术中及术后并发症的同时增加了患者的满意度。虽然术前规划与术后的植入位置仍还有偏差，但也达到了良好的精确性，为后续修复提供了保障。临床医生应尽量控制引起偏差的相关因素，以提高数字化导板引导种植手术的精确性，达到美学修复的效果。

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