計算機輔助動態(tài)導航技術在口腔種植手術中的應用

陳琳 魏凌飛 陳泉林 許勝 肖慧娟 柳忠豪

隨著近年來數字化技術的不斷發(fā)展，尤其是醫(yī)學影像學技術及計算機輔助技術的發(fā)展，口腔種植導航手術已廣泛開展[1]。傳統的口腔種植導航手術是利用數字化外科導板的靜態(tài)導航技術，該技術雖然可顯著提高種植手術的精度及安全性，但存在種植導板加工費用高、制作周期長、術中無法更改設計方案等局限[2]。計算機輔助動態(tài)導航即動態(tài)導航技術，首先制作牙支持式定位放射模板，佩戴模板拍攝CBCT，利用導航軟件完成CBCT三維重建及種植設計，術中通過定位模板配準及紅外光學定位，經軟件系統運算解析，動態(tài)追蹤顯示鉆針及種植體與頜骨的位置方向關系，將種植體植入預定位置。動態(tài)導航系統使術者的操作可視化，降低手術復雜性及手術創(chuàng)傷，實現口腔種植微創(chuàng)治療[3-4]。本文利用計算機輔助動態(tài)導航系統完成系列種植手術，并觀察評價其臨床效果。

1 資料與方法

1.1 研究對象

納入2016 年7 月～2017 年10 月期間來煙臺市口腔醫(yī)院就診的牙列缺損患者12 名(男5 名， 女7 名)， 平均年齡42.3 歲，每名患者植入1～2 枚種植體。種植術前充分告知患者可行治療方案、費用及風險，患者知情同意。

納入標準： ①欲行計算機輔助導航下種植固定修復的牙列缺損患者; ②每象限余留穩(wěn)定牙數≥4 顆; ③CBCT顯示種植區(qū)水平及垂直骨量尚可，規(guī)劃種植體完全位于骨內，無需或可行同期水平骨增量； ④牙周組織基本健康； ⑤全身健康狀況基本良好。

排除標準：①存在局部或全身種植修復禁忌癥； ②開口度過小，無法安放定位放射模板及支架； ③剩余骨量嚴重不足。

1.2 研究材料

NewTom CBCT(塞福萊集團，意大利); 迪凱爾計算機輔助動態(tài)導航系統(蘇州迪凱爾醫(yī)療科技有限公司); 口腔種植機[安卓健(北京)醫(yī)療器械有限公司 法國]; Straumann種植體及其種植器械[士卓曼(北京)醫(yī)療器械貿易有限公司，瑞士]; 藻酸鹽印模材及模型石膏(賀利氏，德國); 硅橡膠(3M公司，美國)。

1.3 臨床過程(典型病例報告)

1.3.1 患者一般資料 患者，馮某，男，因左上后牙缺失來我科要求種植修復?？趦葯z查：26牙缺失，近遠中距離及合齦距足,全口牙周狀況一般。CBCT檢查顯示： 26牙可用骨高度約7.5 mm， 骨寬度約9.6 mm，上頜竇為斜行竇底(圖 1)。

圖 1 術前影像

1.3.2 種植治療計劃 方案一： 26牙行上頜竇外提升后同期植入種植體(該方法創(chuàng)傷較大，術后反應大)； 方案二： 26牙行上頜竇內提升后同期植入種植體(因上頜竇底為斜行，術中上頜竇穿通幾率較大)； 方案三： 26牙種植體根方近中傾斜植入，避開上頜竇。

經充分醫(yī)患溝通后，患者最終選擇方案三實施種植手術。

1.3.3 種植術前準備

1.3.3.1 硅橡膠配準裝置制作 藻酸鹽取模，灌模，于模型上制作硅橡膠配準裝置(圖 2)，模板正面離散放置5枚氧化鋯小球，患者口內試戴，確認固位穩(wěn)定性好。1.3.3.2 CBCT數據采集 患者口內安放定位放射模板，咬合墊分離上下牙合，拍攝CBCT(圖 3)。

1.3.3.3 術前手術方案規(guī)劃 將術前CBCT影像以DICOM文件格式導入計算機輔助動態(tài)導航系統，選擇需要的CBCT數據進行三維重建，分離上下頜骨，繪制曲面斷層片，進行術前規(guī)劃，制作修復體模型，以修復體為導向規(guī)劃種植體參數(Straumann standard WN 4.8 mm×10 mm)、三維位置(種植體根方近中傾斜約15°，距上頜竇安全距離1.5 mm)及種植窩洞預備程序，完成術前手術方案設計(圖 4)。

圖 2 硅橡膠配準裝置

圖 3 術前CBCT影像

1.3.4 術前系統配準及動態(tài)導航種植手術 患者入手術室，消毒鋪巾，26術區(qū)阿替卡因腎上腺素局部浸潤麻醉，術區(qū)安放硅橡膠配準裝置，確認固位穩(wěn)定。于右上頜安放固位裝置，通過自凝樹脂進行固定(圖 5)。連接種植手柄紅外追蹤系統，進行計算機輔助動態(tài)導航系統口外標定，依次配準硅橡膠配準裝置上的氧化鋯小球標記點，完成術前系統配準。取下硅橡膠配準裝置，在動態(tài)導航系統指導下(圖 6)，環(huán)鉆去牙齦并依次備孔，植入種植體，安放愈合基臺。手術醫(yī)生可以有選擇性地從各個方位適時觀察手術入路以及手術區(qū)域的各種參數，遵照軟件指示，動態(tài)調整植入的位點、角度和深度以確保種植結果符合預定方案，從而最大限度地減少創(chuàng)傷及術后并發(fā)癥，完成真正意義上的微創(chuàng)的計算機輔助外科手術。

1.3.5 術后影像學評估 術后患者拍攝CBCT，獲取上下頜骨及術中植入種植體數據信息，顯示種植體精準植入預定位點，種植體距上頜竇底距離，及頰腭側骨壁充足，大大簡化了手術，降低了術中及術后并發(fā)癥的風險，縮短了治療周期，降低了手術費用(圖 7)。

圖 4 術前手術方案設計

圖 5 確保固定裝置固位牢靠

1.4 評估指標

①確認種植體植入位置與重要解剖結構間是否存在合適安全距離; ②將術后CBCT與術前設計進行三維配準重合后，測量實際種植位置與種植規(guī)劃位置之間的頸部、根方及角度偏差。

圖 6 動態(tài)導航軟件界面

2 結 果

在計算機輔助動態(tài)導航系統指導下完成左上后牙區(qū)種植體傾斜植入，術后CBCT顯示種植體精確植入規(guī)劃位置，規(guī)避鄰近重要解剖結構，未發(fā)生相關手術并發(fā)癥。

將術后CBCT文件和術前手術設計方案文件分別導入迪凱爾口腔種植手術精度驗證系統，分別對術前虛擬種植體、術中實際植入種植體及相應的上下頜骨進行重建，將術前術后數據進行頜骨水平的配準，測量實際種植位置與種植規(guī)劃位置之間偏差。結果顯示種植體頸部偏差為(1.11±0.49) mm(0.4～1.95 mm)， 根方偏差為(1.36±0.6) mm(0.5～2.39 mm)，角度偏差為(3.14°±1.73°)(0.43°～6.66°)(表 1)。

圖 7 術后CBCT影像

患者編號缺牙位點種植位點頸部偏差(mm)根方偏差(mm)角度偏差(°)114140.40.61.96225、2625261.561.591.951.842.913.65332320.460.51.34414140.691.323.01545451.951.972.14621211.041.283.33711110.80.565.57836361.932.394.69926262.253.9511.7410151511.640.431135351.041.074.021226261.031.766.661324240.90.761.16x±s1.11±0.491.36±0.603.14±1.73

3 討 論

3.1 動態(tài)導航技術的精度分析及誤差來源

大量研究表明，計算機輔助動態(tài)導航種植手術與計算機輔助外科導板種植手術精度基本一致，均優(yōu)于簡易導板種植手術及傳統自由種植手術[5-6]。Emery等[7]臨床前模型研究表明，與術前虛擬設計的種植體對比，計算機輔助動態(tài)導航種植手術植入種植體角度誤差為(0.89°±0.35°)，種植體根部水平誤差為(0.38±0.21) mm；對無牙病例種植體角度誤差為(1.26°±0.66°)，種植體根部水平誤差為(0.56±0.17) mm。Elian等[8]臨床研究報告計算機輔助動態(tài)導航種植手術種植體頸部水平誤差為(0.89±0.53) mm，根部水平誤差為(0.96±0.5) mm,角度誤差為(3.78°±2.76°)。 Somogyi-Ganss等[6]報告動態(tài)導航種植手術存在偶發(fā)的較大誤差偏離，在臨床應用中應警惕。在本研究中，遵循以修復為導向的種植理念，同時預留足夠的安全距離，種植體距離各重要解剖結構預留1.5 mm安全距離，術后CBCT顯示均獲得了理想的種植體植入三維位置，種植體頸部偏差為1.11±0.49 mm(0.4～1.95 mm)，根方偏差為(1.36±0.6) mm(0.5～2.39 mm)，角度偏差為(3.14°±1.73°)(0.43°～6.66°)，與前述臨床研究數據結果類似。

影響計算機輔助動態(tài)導航種植手術準確性的因素有很多，如配準裝置的制作精度及機械穩(wěn)定性、CBCT圖像的掃描質量及數據轉換誤差、術前標定及配準的精度、導航系統追蹤的穩(wěn)定性和反應速度、操作過程誤差等[9-10]。為使種植手術盡可能精準，應提高配準裝置的固位穩(wěn)定性，采用高質量的CBCT影像并選取成熟的動態(tài)導航系統，同時要減少操作誤差[9]。在本研究中，應用硅橡膠+氧化鋯小球制作牙支持式配準裝置，固位穩(wěn)定性好，并通過術前多次配準降低誤差。應用迪凱爾動態(tài)導航種植系統在前期模型實驗中驗證其光學追蹤穩(wěn)定性良好，術中系統運行流暢，無明顯卡頓現象。

3.2 計算機輔助導航手術的適應癥

計算機輔助動態(tài)導航及靜態(tài)導航手術均可顯著提高種植手術精確性。它們廣泛適用于以下情形：不翻瓣種植;需精確控制種植體間及種植體與天然牙間位置關系時;美學區(qū)種植;需規(guī)避重要解剖結構時[11]。兩種導航方式各有特色，由于無牙頜患者口內無明顯解剖標志，應用計算機輔助外科導板更為合適[12]。相較于靜態(tài)導航手術，動態(tài)導航尤其適用于以下情形：患者開口度較小;缺牙間隙小或角度問題致缺乏外科導板或套筒空間;即刻種植;難以肉眼直視的后牙區(qū)[2]。本研究中所示病例報告中，由于上頜竇解剖條件，需行種植體傾斜植入，軸向延長線靠近27牙冠，無法通過外科導板進行種植體植入，因而選擇動態(tài)導航手術。

4 結 論

利用計算機輔助動態(tài)導航技術可取得滿意的臨床效果，可顯著縮短治療周期，降低治療復雜性，減少術后并發(fā)癥，并且治療效果安全可靠，患者滿意度高。同時值得注意的是，計算機輔助動態(tài)導航種植技術在國內外的應用仍處于起步階段，需要進一步的臨床及臨床前研究提供支持，需要開發(fā)更成熟的導航系統。