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【往期专题回顾】数字化导板在口腔种植中的应用

2017-01-04  微尘QL


作者姓名:张    健,王庆福,王艳颖,杨碧洁

基金项目:天津市科技支撑医疗器械重大专项(12ZCDZSY11300)

作者单位:南开大学口腔医院·天津市口腔医院口腔种植中心,天津  300041

电子信箱:zhangstoma@hotmail.com



摘要:


        迄今,种植义齿修复已成为有效治疗牙列缺损、缺失,恢复口腔咀嚼功能的重要方法。同时,三维影像成像技术和快速成型技术的发展极大地推动了数字化种植技术的普及。本文将对数字化种植导板的设计流程、不同类型患者的导板设计要点、数字化导板误差及导板国产化的发展前景等方面,进行详细阐述。



关键词:


        数字化导板;固定修复;覆盖义齿;颌面缺损



        外科导板应用于种植手术由来已久。早期的传统导板为压膜式手术导板,虽然充分考虑了修复效果,但由于该方法只是在诊断模型上制作,不能参考骨组织信息,无法明确植入区的颌骨三维结构。所以,种植体最终的植入位置还是主要依赖于医生的技术和经验。

        近十年间,随着三维影像成像技术和计算机技术的不断进步,数字化种植技术得到极大的发展。数字化种植技术利用计算机断层扫描[例如锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)]和三维种植设计软件,结合解剖结构和修复体的参数,从而获得三维数字化种植信息。同时利用快速成型技术(rapid prototyping,RP),如计算机数控研磨、3D打印、光固化成型等制成临床操作中所需的数字化种植导板[1]。数字化导板技术具有传统导板所无法实现的一些优点,例如:(1)可以通过优化种植体在剩余骨中的植入位置,减少或避免骨增量手术,同时有效避开危险区[2]。(2)可以给医生提供解剖结构和修复体轮廓信息,从而实现以修复为导向的种植体植入,获得最终理想的修复效果。(3)可以实现不翻瓣的微创种植手术,缩短手术时间,减少术后不适、肿胀和疼痛[3]。此外,预先设计的种植体植入位置信息和上部修复结构信息也可帮助口腔医生更容易、更准确地实现种植即刻修复[4]。

        数字化导板技术的主要目的是提高诊断、手术和修复的精度。但是,由于目前种植治疗趋势的快速、简单和微创化,一些商业化系统已经可以实现从不翻瓣手术到预制修复体即刻修复的临床应用。如何进行安全、高效、微创的种植手术治疗,将是今后种植治疗发展的趋势。

        本文就导板的制作流程、不同类型病例设计要点等方面进行分析总结。


1
数字化导板的制作流程

    

        临床上,复杂程度不同的病例在导板的制作流程上稍有不同。如果患者缺失牙较少,咬合状况良好,可直接拍摄CT,然后在三维种植设计软件中直接模拟重建缺失牙齿;也可先在石膏模型上排蜡牙,将扫描蜡牙的影像同CT影像在三维种植设计软件中整合,获得具有骨组织信息和修复体信息的整合影像(图1)。


        对于复杂病例的计算机辅助设计制作导板的流程是比较严格的,需要拍摄二次CT或佩戴放射性导板再拍一次CT。临床医生根据第一次CT结果为患者制定初步的治疗方案,取印模并制作石膏模型,根据治疗方案制作临时修复体(扫描用诊断蜡型或过渡性义齿),患者佩戴过渡性义齿(带有放射性标志点)拍摄二次CT(图2),同时将临时修复体全貌进行单独扫描,将二次CT和修复体扫描影像整合。在整合影像中进行三维重建,这样医生就可以结合修复体和骨组织的信息,制定最佳的种植方案,包括种植体的位置、数量、角度、深度等。在完成种植设计后系统会生成特定文件,将该文件连同石膏模型一同传送给快速成型制作单位,就可以加工制作导板。


2
不同类型患者的数字化种植导板设计要点

    

2. 1    单颗牙缺失的数字化种植导板设计要点           首先将DICOM格式文件导入数字化导板设计软件,根据CT文件重建出颌骨三维模型。模拟种植手术,确定种植体植入的位置、深度和角度,设计手术方案。对于一些需要骨增量手术的病例,可以通过优化设计种植体在剩余骨中的植入位置,或合理减小种植体直径和长度,减少或避免骨增量手术,甚至避免上颌窦提升手术,从而减少手术创伤,降低手术治疗费用。手术中将制作好的牙支持式外科导板于口内就位。对于单颗牙缺失邻牙固位效果好的病例,往往不需要辅助固位钉固定。先锋钻定位时,术者或助手轻轻按压外科导板即可。逐级扩孔后植入种植体。

2. 2    多颗牙缺失的数字化种植导板设计要点           与单颗牙缺失的外科导板不同,除了对颌骨进行CBCT或螺旋CT扫描,还需要在研究模型上进行排牙,将蜡型表面涂布显影剂进行扫描,同时重建颌骨和修复体的三维模型。或者预先制作放射导板,进行二次CT扫描。运用数字化导板设计软件时,根据修复体的轮廓,确定种植体的数量、分布、位置和角度等信息,制作牙支持式或黏膜支持式外科导板。若外科导板固位效果欠佳,可增加纵向或横向辅助固位钉。先锋钻定位,逐级扩孔后植入种植体。

2. 3    无牙颌种植修复的数字化种植导板设计            影响无牙颌修复最终效果的因素很多,包括颌位关系不佳、牙槽骨严重吸收萎缩、上颌窦气腔化、双侧或上下颌骨骨质状况严重不均衡等,导致无牙颌种植修复的难度非常高。无牙颌的种植修复方式可分为种植固定义齿修复和种植覆盖义齿修复。修复方式的选择需要根据患者的解剖条件、经济条件、对最终修复效果的要求等最终确定。

2. 3. 1    无牙颌种植固定义齿修复的导板设计           种植固定义齿修复需要的种植体颗数较多,单颌通常多于6颗。仅靠术者的经验手术难度大,术中定位要求高,需要的手术时间也非常长,创伤大,这都影响了患者的接受度,并提高了术者的手术难度。但在计算机导航技术的辅助下,手术时间大大缩短,同时治疗效果却显著提高,甚至在一些病例中实现了微创种植,患者的手术痛苦获得了最大程度的降低并获得了最佳的修复效果。

        种植方案设计时,不仅要考虑骨量的多少,更应注重最终修复是否能合理的实现。当患者牙槽骨量基本无吸收时,只需按照修复影像指导,逐步放入种植体来重建牙列即可,可以设计为整体固定桥或分段固定桥。但临床上此类患者非常少。

        当患者剩余牙槽骨量存在垂直型吸收时,则需考虑是否植骨。如果需要先期植骨,则应在植骨成功后再行种植方案设计;如果同期植骨,应在预期植骨后的位置进行种植设计;如果不需要植骨,则选择骨量较好区域设计植入位置,后期修复时通过人工牙龈瓷从美学上恢复缺失的软硬组织。

        当无牙颌患者牙槽骨存在水平型吸收,牙槽骨宽度不足时,通常需要骨劈开、引导骨再生(GBR)等术式增加骨量,或进行牙槽骨修整,将牙槽嵴顶菲薄部分去除。这些术式都将影响种植方案设计时的位置和角度。如果准备进行骨劈开同期植入种植体,在设计该种植位置时应以腭侧骨壁为基准,植体放入的位置应能保证成功植骨。当患者的牙槽骨需要修整时,如果所需修整区域较小,仅需去除1~2个牙位的尖锐骨尖、菲薄骨壁,可按照未修整的牙槽骨形态制作外科导板。手术时,应先将外科导板就位,在完成种植体窝洞的预备后,取下导板,再进行牙槽骨塑形。如果牙槽骨所需修整区域较大,如无牙颌患者颌间垂直距离达不到修复结构所需高度,需要大范围垂直向去骨时;下颌前牙区牙槽骨骨嵴尖锐,需要去除骨嵴高度大于2 mm时,这些都将严重影响外科导板的精确度。这种情况下,我们建议首先进行骨修整,在牙槽骨条件达到种植要求后,再进行种植外科导板的设计。

        根据临床报道,上颌最少植入6颗种植体,下颌则最少4颗,同时设计为整体固定桥[5]。但患者存在复合型骨缺损时,设计时则需要考虑种植固定义齿修复是否能够有效恢复唇颊侧丰满度,是否能提供足够的咬合力,是否能够恢复正常的咬合。如果存在困难,则应考虑改变种植方案。

2. 3. 2    无牙颌种植覆盖义齿的导板设计    当无牙颌患者牙槽骨吸收非常严重或经济条件限制时,种植覆盖义齿通常会是无牙颌患者的最佳修复方式。种植覆盖义齿通过种植体和黏膜共同提供了支持力和固位力,固位效果好,咀嚼效率明显提高,同时减少了基托面积,舒适度明显增加。种植覆盖义齿通过较少的种植体数量恢复了缺失牙列和必要的咀嚼功能,减小了患者的经济负担。

        种植覆盖义齿根据附着体不同,分为球帽式、杆卡式、Locator等不同形式。不同的附着体对种植体的平行度、种植体颗数、分布范围以及颌间距离等要求不同。在覆盖义齿设计时,应重点考虑种植体平行度、种植体与牙列的唇舌向关系等。同时,需要根据患者具体条件确定种植体分布范围及所选择的附着体形式。在整合影像中,需要清楚地观察到义齿丰满度、笑线位置、义齿与牙槽嵴顶的位置关系等,能帮助我们选择合适的固位方式。

2. 3. 3    All-on-4术式的导板设计    同全口种植固定义齿修复设计流程大致相同,但All-on-4术式多采用即刻修复即刻负重。因此在制作放射性导板时,应同时制作过渡性义齿。在种植设计过程中,应利用倾斜种植体最大限度的延展近远中向长度,减少游离端悬臂的长度。在设计后牙区倾斜种植体时,要充分考虑上颌窦前壁、颏孔等重要解剖结构,同时要注意合适的角度基台的选择,保证即刻修复能够实现(图3~4)。



2. 4    颌面缺损修复中数字化导板的应用    在面对颌面部缺损的复杂病例时,计算机辅助技术不仅应用于种植手术阶段,同样可以应用于肿瘤切除同期自体骨移植修复的手术过程。患者首先进行颌面部CT扫描和三维重建,通过3D打印技术获得与患者下颌骨形态一致的下颌骨原型的实体模型。对于病变范围局限、下颌骨骨皮质连续性较好的病例,可以通过修整下颌骨实体原型获得理想的修复模型;对于病变范围大的病例,可以直接通过计算机辅助技术获得重建的修复模型。在修复模型的基础上,依据该模型的外形轮廓预先弯制好重建钛板。同时可以利用吸塑法或3D打印技术在修复模型上获得带有完整牙列形态的种植外科导板。这样在手术中,可以通过预弯的重建钛板准确地修整移植骨块,然后通过种植外科导板确定骨块的高度和颊舌向位置,有利于准确地恢复美观和功能。

        对于一些颌面缺损极其严重的病例,通过颌面外科进行骨移植修复的难度和风险将会非常大。此时,利用计算机辅助技术准确地利用剩余颌骨组织,获得种植支持式赝复体将是最佳的治疗方案(图5)。整个治疗过程,不仅需要临床医生精巧的设计,还需要技工中心、导板制作单位等共同参与,制作出精确的个性化连接装置。


3
国产数字化种植导板的快速发展

    

        目前,比较成功的商业化口腔种植数字化导航系统有Simplant系统、Nobel Guide系统等。尽管这些导航系统整体运作成熟,精确度也非常高,但应用到国内依然有许多难以克服的缺点。国外的导航系统软件封闭性强,整个三维重建和模拟种植手术过程需要在专用软件中进行,所需的数据影像严格单一,且与其他种植系统的兼容性差。国外的导航系统制作工期长,通常需要1~2个月,同时制作费用相对昂贵,且沟通不充分可能导致设计效果无法完美呈现,甚至无法给出最终适合患者的解决方案。

        数字化导航系统的成功国产化有效解决了以上不足。在国内以天津彩立方快速制作成型中心研制的口腔种植定位器等为代表的国产化导航系统,已经在临床上取得了巨大的成功。导航系统的国产化使得制作周期大大缩短,临床医生和导板设计者沟通快速且充分,同时降低了患者的经济负担。从技术角度讲,临床医生与技术人员的充分沟通,使得在方案设计过程中临床医生操作的自由度更大,使复杂病例的设计过程变得可行且简单。


4
数字化种植导板的误差分析

    

        种植体准确的植入是完成最终理想修复的重要保证。数字化导板的精确度是提高种植体植入位置准确性的关键。Van Assche等[6]研究显示,包括NobelGuide?、SurgiGuide?、Safe SurgiGuide?在内的10种数字化外科导板系统,种植体颈部平均误差0.99 mm (0~6.5 mm),种植体底部平均误差1.24 mm(0~6.9 mm),角度平均误差3.81°(0~24.9°)。天津彩立方数字化外科导板系统的种植体中心偏差距离颊舌向为(0.3 ± 0.2)mm,近远中向为(0.4 ± 0.3)mm,种植体中心线角度偏差颊舌向为(0.9 ± 0.2)°,近远中向为(1.1 ± 0.3)°。就目前数据而言,国产化数字导板误差与国外相比并无明显差异。对于种植体植入后误差的三维分析有助于寻找误差的来源,进一步提高数字化外科导板的精确度。


5
总结

    

        数字化种植导板在口腔种植领域的成功应用,使得复杂病例手术时间大大缩短,手术效果和远期修复效果明显提高,同时扩大了微创种植的适用范围。但数字化种植导板作为口腔种植手术的辅助工具,它的成功应用必须依赖于临床医生合理的设计和丰富的经验,不能盲目将数字化种植导板应用扩大化。同时也希望在国内数字化导板研发者和口腔临床医生的共同努力下,我们的国产化数字外科导板技术能够发展的越来越好。

参考文献 略







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