口腔種植中3D打印種植導(dǎo)板的運用范文

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［關(guān)鍵詞］牙種植；口腔外科手術(shù)；3D打印

20世紀60年代骨結(jié)合理論的發(fā)現(xiàn)為口腔種植技術(shù)的形成奠定了理論基礎(chǔ)，它的關(guān)鍵性概念是純鈦與骨組織不存在排異反應(yīng)，可以形成骨性結(jié)合［1］。隨著口腔種植學(xué)研究的不斷深入和發(fā)展，口腔種植技術(shù)日趨成熟。3d打印技術(shù)所制作的種植手術(shù)導(dǎo)板彌補了傳統(tǒng)導(dǎo)板的不足，以其精準(zhǔn)的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于臨床。現(xiàn)就3D打印導(dǎo)板在口腔種植中的應(yīng)用綜述如下。

13D打印導(dǎo)板的發(fā)展歷史及概述

伴隨著人們生活水平的提高和壽命的增長，全民口腔保健意識在不斷加強，牙齒健康逐漸受到大家的重視，牙齒缺失后選擇種植修復(fù)的方式成為口腔修復(fù)的主流。而3D打印技術(shù)是目前發(fā)展較為成熟的一種快速成型技術(shù)，在其工作原理的基礎(chǔ)上生產(chǎn)制作出的數(shù)字化牙齒種植外科手術(shù)導(dǎo)板，不僅可以幫助口腔種植醫(yī)生在種植手術(shù)過程中對種植體的定位，還可以降低口腔種植失敗的概率，減少術(shù)后并發(fā)癥。目前口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里最常用的打印工藝方法是光固化成型（stereolithigraphyapparatus，SLA）和熔融沉積（fuseddepositionmodeling，F(xiàn)DM）技術(shù)［2－3］。其中SLA技術(shù)是采用紫外光或其他光源以液態(tài)光敏樹脂為材料，在材料的表面進行掃描，并且從底部開始逐層固化而后形成物體本身。而FDM這種技術(shù)則是以加熱并溶化低熔點材料，并擠出固化成型的一種物體成型方式，可以實現(xiàn)三維方向上的重現(xiàn)，并且不需要價格過于昂貴的設(shè)備。隨著種植量的不斷增加，口腔種植技術(shù)也日漸成熟，種植修復(fù)已經(jīng)逐漸開始代替烤瓷橋和活動支架等傳統(tǒng)修復(fù)方式。這樣不僅避免了對缺失牙區(qū)域相鄰牙齒的傷害，而且最大限度地恢復(fù)了缺失牙區(qū)域口腔的咀嚼功能（傳統(tǒng)固定橋修復(fù)需要破壞鄰牙的完整性，活動義齒修復(fù)會降低修復(fù)區(qū)域的咀嚼效率）。當(dāng)口腔種植醫(yī)生致力于取得牙齒種植體遠期成功率和良好的美學(xué)修復(fù)效果時，就需要在種植手術(shù)前仔細檢查患者口腔全口牙列中牙齒缺失相應(yīng)部位牙槽嵴的高度、寬度、骨密度及周圍重要解剖結(jié)構(gòu)，包括上頜區(qū)域上頜竇和下頜的下牙槽神經(jīng)管及頦孔位置，并且依據(jù)這些檢查結(jié)果，以及對缺牙區(qū)牙槽骨三維方向的數(shù)據(jù)測量，作出對患者最佳和最為合理的種植設(shè)計方案及治療計劃，最關(guān)鍵的是將種植術(shù)前理想的設(shè)計方案準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移到患者口內(nèi)［4］。

盡管口腔種植臨床經(jīng)驗非常豐富的醫(yī)生能夠僅依據(jù)患者口腔X射線檢查結(jié)果，即可在口腔種植手術(shù)中比較準(zhǔn)確地把握種植體的近遠中位置、頰舌向方向和種植體需要植入的深度，但由于人類上下頜骨的解剖結(jié)構(gòu)存在較大的個體差異，手術(shù)過程中術(shù)者的體位和手術(shù)視野的限制等原因，牙齒種植體的實際植入位置與預(yù)測種植位置很容易發(fā)生偏差，從而造成種植體近遠中向、頰舌向或種植體角度的偏斜，進而引起種植體植入?yún)^(qū)域骨穿孔、鄰近重要解剖結(jié)構(gòu)的損傷及種植修復(fù)后美觀性較差等術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生［5－6］。因此，輔助口腔種植技術(shù)的口腔種植導(dǎo)板應(yīng)運而生。伴隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)和影像診斷學(xué)的高速發(fā)展，錐體束CT掃描設(shè)備的精準(zhǔn)度逐漸先進化，計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造技術(shù)已開始在口腔領(lǐng)域中應(yīng)用。3D打印技術(shù)屬于工業(yè)技術(shù)中的一種，主要特點是快速成型［7］，它的原材料是呈現(xiàn)極其細微粉末狀態(tài)的金屬或者合成樹脂，指導(dǎo)成型的文件是掃描后得到的數(shù)據(jù)，原材料均為可黏接聚合的材料。3D打印的成型方式是逐層疊加原材料，每層原材料間有一層特有的“膠水”黏接，這種制造技術(shù)不同于以往的制作方式，因此又稱為添加制造。3D打印技術(shù)有2種方式：一種是分層加工，另一種是逐層疊加原材料成型。通過2種形態(tài)的物體相互疊加，最終實體模型被“打印”成型，打印完畢后，周圍會殘留一些原材料，清除即可。3D打印技術(shù)其內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品的生命周期前端的“快速成型”和整個生產(chǎn)周期的“快速制造”相關(guān)的所有打印技術(shù)工藝、技術(shù)、設(shè)備類別和應(yīng)用，綜合了多個學(xué)科高端的技術(shù)，包括數(shù)字建模、機電控制等［8］，具有很高的科技含量。目前3D打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、機械制造、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，其中在醫(yī)學(xué)術(shù)中導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)模型制造、醫(yī)學(xué)器官打印等方面應(yīng)用廣泛［9］。

2數(shù)字化3D打印口腔種植手術(shù)導(dǎo)板的制作方法及應(yīng)用要點

與傳統(tǒng)種植導(dǎo)板相似，3D打印的導(dǎo)板需要先制作放射導(dǎo)板，然后采用二次CT掃描程序［10］，分別掃描帶有放射導(dǎo)板的模型和單獨的放射導(dǎo)板，在Mimics軟件中根據(jù)閾值的不同進行三維重建，使前后2次分別掃描的導(dǎo)板擺放位置和方向保持相對一致，然后利用有效顯影點的影像重合技術(shù)將2個導(dǎo)板進行重合，目的是將放射導(dǎo)板準(zhǔn)確匹配到模型上。再將重合精準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)全部導(dǎo)入三維圖像設(shè)計軟件中，利用軟件進行導(dǎo)板周圍骨組織和相應(yīng)軟組織的三維影像重建。重建完成后，在設(shè)計軟件中準(zhǔn)確描繪出種植區(qū)域周圍重要的神經(jīng)血管等解剖結(jié)構(gòu)，模擬種植體植入牙槽骨內(nèi)，并且預(yù)先設(shè)定好具體的位置，以便設(shè)定最終口內(nèi)使用的導(dǎo)板相應(yīng)開孔區(qū)域，將設(shè)定好的數(shù)據(jù)傳入3D打印機形成可打印文件并打印出成型的口內(nèi)使用的種植指導(dǎo)導(dǎo)板［11－18］。口腔種植導(dǎo)板的設(shè)計同樣需要依據(jù)口內(nèi)環(huán)境，更要結(jié)合根據(jù)口腔后續(xù)的修復(fù)方式進行設(shè)計。口腔種植導(dǎo)板的口內(nèi)支持方式以黏膜為主時，主要應(yīng)用于全口多顆牙缺失甚至是無牙頜患者，種植后修復(fù)的牙冠和基托等直接覆蓋于整個牙槽嵴，種植手術(shù)過程不需翻瓣，但在使用過程中往往自身的固位效果較差，常常需要增加輔助固位釘來增加導(dǎo)板在口內(nèi)的固位。導(dǎo)板支持固位方式以牙為主時則多用于個別牙或少數(shù)牙體缺失的情況，穩(wěn)定性較好，精確度較高。臨床上，根據(jù)口腔內(nèi)缺牙區(qū)骨條件、缺失牙的位置和數(shù)量、缺失牙周圍的牙體牙周情況等選擇合適類型的導(dǎo)板，以便更好地指導(dǎo)手術(shù)。盡管口腔種植導(dǎo)板有其特有的優(yōu)勢，但同時也存在一定的局限性。首先，3D打印種植導(dǎo)板使用過程中對患者張口度要求較高，尤其是后牙區(qū)，對于手術(shù)視野受限、張口度不足的患者有一定的局限性。其次，種植導(dǎo)板在一定程度上阻擋了種植窩洞備洞過程中的散熱，備洞過程中需要反復(fù)提拉及大量冷卻的生理鹽水沖洗降溫。

3種植體植入精確度評價及原因分析

種植手術(shù)進行前CT設(shè)計與實際手術(shù)操作是通過種植外科導(dǎo)板實現(xiàn)的，通過影像學(xué)信息和計算機種植輔助設(shè)計軟件進行［19］。在患者口內(nèi)進行種植手術(shù)之前需要進行精準(zhǔn)的三維動畫模擬設(shè)計種植體植入的位置、角度、方向，以確保種植體植入到患者自身狀況相對最佳的位置，尤其是患者自身種植條件較差、植入?yún)^(qū)牙槽骨骨量缺乏的情況下，術(shù)前診斷和設(shè)計植入位置顯得更為重要。3D打印種植手術(shù)導(dǎo)板是將口腔手術(shù)前設(shè)計和模擬植入到牙槽骨的位置準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移到患者口腔內(nèi)，故最終牙種植體植入位置的準(zhǔn)確度就成為手術(shù)成功的要點，也是種植導(dǎo)板制作的核心內(nèi)容［20］。目前，口腔領(lǐng)域國內(nèi)外對口腔種植手術(shù)導(dǎo)板精確度評價的研究和報道日漸增多，但對導(dǎo)板精度的評價存在差異。莫輝等［21］選擇了23例牙缺失患者，全部在3D打印技術(shù)制作的新型種植外科導(dǎo)板的輔助下，共植入患者口內(nèi)52枚口腔種植體，而后觀測所有種植體1年后的存活率，結(jié)果顯示所有植入的種植體中48枚較準(zhǔn)確無偏差地進入3D導(dǎo)板預(yù)先設(shè)定的植入位置，僅有4枚種植體頸部與其相應(yīng)的3D設(shè)計的預(yù)定位置比較出現(xiàn)了偏移，但所有的偏移范圍均不超過2mm。馬竟［22］對比研究利用3D打印種植導(dǎo)板方法植入種植體和常規(guī)手術(shù)方法植入種植體，結(jié)果表明3D導(dǎo)板口腔種植手術(shù)組在控制種植體植入方向、手術(shù)操作精確性方面明顯優(yōu)于常規(guī)手術(shù)組。D′haese等［23］研究顯示，種植體頸部的偏離數(shù)據(jù)與種植體低部的偏差數(shù)據(jù)相比較小。vanAssche等［24］對NobelGuide系統(tǒng)的精確度進行數(shù)據(jù)分析和評估，種植體頸部和尖端的偏離值分別為（1．1±0．7）mm和（2．0±0．7）mm，角度偏離值為（2．0±0．8）°。Brief等［25］研究顯示，植入骨內(nèi)的種植體的長軸偏離原3D設(shè)計軟件設(shè)定的最終植入角度，其偏離數(shù)據(jù)平均值為4．21°。Verhamme等［26］將3D打印設(shè)計的種植導(dǎo)板應(yīng)用于全口缺失的口腔種植患者后發(fā)現(xiàn)，利用這種方法指導(dǎo)口腔醫(yī)生在患者口內(nèi)植入種植體后，種植體最終在患者口內(nèi)的實際位置與原軟件設(shè)計的種植體最佳種植位置，除去頰舌向的偏差外，其余各個方向上的位置數(shù)據(jù)無明顯差異。Pettersson等［27］研究結(jié)果顯示，種植體肩臺部位的平均誤差為0．80mm，其根部平均誤差則為1．09mm，種植體長軸角度上的平均誤差為2．26°。利用3D打印導(dǎo)板輔助口腔醫(yī)師進行口腔種植手術(shù)時，種植體植入患者口內(nèi)的過程中離開原設(shè)定軌道的原因是：①掃描前口內(nèi)制取印模出現(xiàn)誤差，后期在灌注最終石膏模型的過程中出現(xiàn)輕微誤差，進一步影響了數(shù)據(jù)放射導(dǎo)板和最終3D種植導(dǎo)板的精確度；②CT掃描的誤差，CT設(shè)備本身的精準(zhǔn)度，患者在掃描口內(nèi)影像過程中的微動，均影響數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)和質(zhì)量；③三維影像重組重建過程和2個模型重新匹配過程中，匹配閾值的選擇和組織影像提取過程中產(chǎn)生誤差；④制作工藝方式的選擇會直接影響種植導(dǎo)板的精確性，如在SLA工藝進行過程中，光敏樹脂在光固化過程中產(chǎn)生的固化收縮會直接影響到最終的樹脂模型的精確度；⑤對于患者口內(nèi)情況為黏膜支持式和混合支持式修復(fù)方式時，種植手術(shù)導(dǎo)板在制作過程中，口內(nèi)缺乏相對穩(wěn)定的組織、黏膜等特有的彈性和可讓性，會直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)與口內(nèi)實際狀況的誤差，進一步影響最終口內(nèi)種植體植入的位置與軟件設(shè)計終末位置之間的差異。以上所有環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的偏差量化后，其數(shù)值會成倍增加，致使患者口內(nèi)種植體實際植入位置的偏差值逐級放大，從而導(dǎo)致相應(yīng)問題的出現(xiàn)［28－30］。

4展望

在口腔錐形束CT技術(shù)不斷發(fā)展進步的今天，數(shù)字化的種植導(dǎo)板，完全可以比較精準(zhǔn)地將口腔種植體在各個方向上的位置及種植區(qū)域重要頜骨內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到患者的口腔種植手術(shù)當(dāng)中去［31］，從而提高種植體植入的精準(zhǔn)度，并使種植牙的遠期成功率、口腔種植修復(fù)體的咬合功能和美學(xué)效果進一步得到保證［32］，尤其是對于牙槽骨骨量條件較差的復(fù)雜病例，其種植輔助優(yōu)勢體現(xiàn)得更加顯著［33］。但3D打印導(dǎo)板輔助的種植手術(shù)仍存在精確度不足的問題，實際植入位置上的偏差仍存在。在實踐應(yīng)用中，口腔手術(shù)醫(yī)師應(yīng)該充分了解利用3D打印導(dǎo)板指導(dǎo)種植手術(shù)中可能產(chǎn)生的偏差量與可能出現(xiàn)的并發(fā)癥，并且能夠及時采取積極的預(yù)防措施。目前，我國國內(nèi)的3D種植打印導(dǎo)板逐步應(yīng)用于臨床，臨床醫(yī)生在使用中應(yīng)盡量利用其優(yōu)點，規(guī)避其缺點，不斷完善3D打印導(dǎo)板的臨床使用，并不斷總結(jié)經(jīng)驗，以便讓其服務(wù)于更多需要種植修復(fù)的患者。

［參考文獻］

［1］陳業(yè)堅．我國口腔種植學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與思考［J］．中外醫(yī)學(xué)研究，2015，13（15）：162－164.

［4］趙麗麗，方賢浩．?dāng)?shù)字化口腔種植導(dǎo)板誤差分析［J／CD］．世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘：連續(xù)型電子期刊，2015，15（21）：65－66．

［5］李晉蒙，歐國敏．計算機輔助設(shè)計種植導(dǎo)板精確性及其影響因素［J］．華西口腔醫(yī)學(xué)雜志，2017，35（1）：93－98．

［6］郭秋云，白石柱，董瑜，等．結(jié)合三維激光掃描的CAD／CAM牙種植導(dǎo)板的臨床精度評價［J］．臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，2014，30（1）：3－6．

［7］諸森陽，蔡玉惠．快速原型技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進展［J］．口腔醫(yī)學(xué)，2012，32（12）：755－756．

［8］羅文峰，楊雪香，敖寧建．生物醫(yī)用材料的3D打印技術(shù)與發(fā)展［J］．材料導(dǎo)報，2016，30（13）：81－86．

［9］程輝光，張育民，段宇，等．3D打印技術(shù)在髖臼骨折患者診治中的應(yīng)用效果及對肢體功能的影響研究［J］．河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2018，39（2）：164－166，170．

［10］趙曉軍，王會超，許云海，等．3D打印種植導(dǎo)板在后牙即刻種植中的臨床應(yīng)用［J］．河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2017，38（6）：691－694．

［11］王金生，徐良偉，蔣晨波，等．CAD／CAM導(dǎo)板在牙種植備孔中的精度分析［J］．口腔醫(yī)學(xué)研究，2016，32（11）：1196－1199．

［12］向梅，張宇．種植導(dǎo)板的設(shè)計制作及臨床應(yīng)用前景［J］．中國組織工程研究，2015，19（30）：488－492．

［13］楊紅巖，孫海鵬．?dāng)?shù)字化種植導(dǎo)板的臨床應(yīng)用研究進展［J］．口腔疾病防治，2017，25（11）：740－743．

［18］丁曉軍，邱憬，湯春波．自主研發(fā)CAD／CAM種植導(dǎo)板制作系統(tǒng)在無牙頜種植修復(fù)中的臨床應(yīng)用研究［J］．口腔醫(yī)學(xué)，2016，36（5）：421－424，466．

［19］劉格兵，曹慶堂．CBCT在口腔種植學(xué)中的應(yīng)用［J］．內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)雜志，2013，45（5）：566－568．

［20］陳春艷，張力，鮑海宏，等．?dāng)?shù)字化導(dǎo)板和三維模型在兒童髁狀突骨折重建中的應(yīng)用［J］．中國醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2016，45（2）：171－174．

［21］莫暉，莫業(yè)躍，莊秀妹，等．基于3D打印技術(shù)新型金屬鏤空式種植外科導(dǎo)板的臨床應(yīng)用［J］．中華口腔醫(yī)學(xué)研究雜志，2014，8（2）：128－133．

［22］馬竟．上頜后牙區(qū)口腔3D導(dǎo)板種植精確性研究［J］．中國醫(yī)學(xué)工程，2015，23（5）：88－90．

［29］胡祥剛，賈列妮，王偉，等．基于空間立體定位技術(shù)模型法種植導(dǎo)板臨床精度評價［J］．中國實用口腔科雜志，2016，9（5）：278－280．

［31］戴振寧，張宇，黃文華．3D打印技術(shù)在口腔種植領(lǐng)域的應(yīng)用進展［J］．中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2016，33（9）：952－954，962．

［32］丁曉軍，邱憬，湯春波．自主研發(fā)CAD／CAM種植導(dǎo)板制作系統(tǒng)在無牙頜種植修復(fù)中的臨床應(yīng)用研究［J］．口腔醫(yī)學(xué)，2016，36（5）：421－424，466．

［33］張云綺，賈保軍，敖建華，等．3D打印技術(shù)在下頜骨缺損修復(fù)中應(yīng)用的初步臨床研究［J］，口腔醫(yī)學(xué)研究，2016，22（5）：517－523．

作者：趙曉軍（綜述）;胡永權(quán)（審校） 單位：河北省石家莊市第二醫(yī)院口腔科