數(shù)字化堆積導(dǎo)板中截骨導(dǎo)板引導(dǎo)后截骨量的即刻精度研究

盧嘉儀 余嘉怡 解晨陽(yáng) 高靜 于海洋

口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院口腔修復(fù)科，成都610041

近年來(lái)，種植固定修復(fù)已經(jīng)成為牙列缺損和牙列缺失患者的熱點(diǎn)臨床方案。隨著即刻拔除、即刻種植、即刻修復(fù)技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng) “三即” 技術(shù)）的普及應(yīng)用，“當(dāng)天手術(shù)，當(dāng)天戴牙” 的理念獲得越來(lái)越多患者的青睞。如何同期精準(zhǔn)地在術(shù)區(qū)映射復(fù)制術(shù)前截骨目標(biāo)骨平面、正確種植位點(diǎn)和臨時(shí)修復(fù)體預(yù)設(shè)就位，是 “三即” 種植修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵。其中，通過(guò)精準(zhǔn)截骨獲得目標(biāo)骨平面是獲得正確種植位點(diǎn)和上部目標(biāo)修復(fù)體的基礎(chǔ)，也是堆積導(dǎo)板整體精度控制的重要基礎(chǔ)。

臨床上常用的截骨方法包括：徒手目測(cè)截骨和牙周探針測(cè)量引導(dǎo)截骨等。徒手截骨是指使用骨銼、骨鑿、金剛砂球鉆、超聲骨刀等輔助工具，在肉眼觀察下完成截骨操作[1]，徒手截骨精準(zhǔn)度較低，且極度依賴(lài)醫(yī)師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，裸眼操作增加了鄰近重要解剖結(jié)構(gòu)如神經(jīng)血管損傷等并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，術(shù)后效果可控性低。Carpentieri等[2]介紹了一種通過(guò)牙周探針測(cè)量修復(fù)空間的方法，F(xiàn)aeghi Nejad等[3]用這種牙周探針測(cè)量法指導(dǎo)截骨獲得了更精準(zhǔn)的截骨效果；但該方法仍通過(guò)肉眼觀察測(cè)算修復(fù)空間，衡量骨平面角度、確保截骨平面跨牙弓對(duì)稱(chēng)平整比較困難。

在數(shù)字化設(shè)計(jì)和三維打印技術(shù)日益廣泛地運(yùn)用于口腔種植修復(fù)之際，數(shù)字化堆積導(dǎo)板集成指導(dǎo)術(shù)中精確截骨、正確位點(diǎn)種植和上部即刻修復(fù)三大功能于一體，整合多導(dǎo)板信息，分層轉(zhuǎn)移術(shù)前虛擬設(shè)計(jì)，分步指導(dǎo)術(shù)中難點(diǎn)操作，被證實(shí)能有效簡(jiǎn)化手術(shù)操作、縮減手術(shù)誤差。Li等[4]介紹了數(shù)字化堆積導(dǎo)板的設(shè)計(jì)流程與臨床應(yīng)用。其中數(shù)字化堆積導(dǎo)板的第一層導(dǎo)板——數(shù)字化截骨導(dǎo)板，通過(guò)引導(dǎo)精準(zhǔn)量化的截骨操作，為后續(xù)種植體的正確位點(diǎn)和最終修復(fù)體的修復(fù)空間提供了保障[5]。近年來(lái)，在四肢骨截骨矯正術(shù)或關(guān)節(jié)置換術(shù)中，數(shù)字化截骨導(dǎo)板的應(yīng)用獲得了理想的精確度。然而，數(shù)字化堆積導(dǎo)板中截骨導(dǎo)板的截骨精確度尚缺乏臨床討論。

因此，本研究通過(guò)設(shè)計(jì)并打印數(shù)字化堆積導(dǎo)板，將個(gè)性化堆積導(dǎo)板應(yīng)用于種植固定修復(fù)臨床，初步評(píng)價(jià)其中數(shù)字化截骨導(dǎo)板引導(dǎo)下的即刻截骨精度。

1 材料和方法

1.1 病例選擇

選擇2018 年11 月—2020 年1 月于四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院修復(fù)科就診的4例無(wú)牙頜患者，其中上頜2 例，下頜2 例，年齡43～57 歲，平均50 歲，根據(jù)診斷，患者被告知活動(dòng)義齒及種植固定修復(fù)等治療的方案、費(fèi)用、周期及可能并發(fā)癥，并最終選擇種植固定修復(fù)方案。納入標(biāo)準(zhǔn)：1） 年齡＞18歲；2） 牙槽骨代償性增生或骨面不平整，需要進(jìn)行截骨操作者；3） 無(wú)全身系統(tǒng)性疾??；4） 患者能耐受種植手術(shù)并能積極配合手術(shù)治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：1） 未經(jīng)控制的牙周疾病或口腔內(nèi)有其他急性炎癥；2） 有不可控的糖尿病和其他系統(tǒng)性疾病；3） 患者或患者家屬拒絕簽署知情同意書(shū)。

1.2 術(shù)前設(shè)計(jì)

1） 上下頜錐形束CT （cone beam CT，CBCT）數(shù)據(jù)的獲得：囑患者佩戴三維打印或舊義齒改良的放射導(dǎo)板拍攝CBCT （Kavo 公司，德國(guó)），患者在掃描過(guò)程中，頭部處于直立的位置，上下頜自然咬合至放射導(dǎo)板事先確定的正中關(guān)系位。然后單獨(dú)拍攝放射導(dǎo)板獲得CBCT數(shù)據(jù)，將CBCT原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為DICOM 格式文件，導(dǎo)入BlueSky 4.5.9軟件（BlueSky 公司，美國(guó)） 中生成上下頜骨三維立體模型，擬合放射導(dǎo)板的三維圖像[6]。

2） 口掃數(shù)據(jù)的獲得和虛擬蠟型的制作：運(yùn)用3Shape Trios 3D掃描儀掃描患者口內(nèi)上下頜后，導(dǎo)出STL 數(shù)據(jù)文件備用，將口掃數(shù)據(jù)STL 格式導(dǎo)入Exo CAD 2016 軟件（Exocad GmbH 公司，德國(guó)），綜合考慮患者的主訴、美學(xué)線面關(guān)系設(shè)計(jì)和功能咬合等因素，進(jìn)行數(shù)字化虛擬診斷蠟型的設(shè)計(jì)。以數(shù)字化虛擬診斷蠟型的設(shè)計(jì)，指導(dǎo)臨時(shí)修復(fù)體的正確位置。在Bluesky 軟件內(nèi)，擬合數(shù)字化虛擬診斷蠟型和上下頜CBCT 數(shù)據(jù)，以最終美學(xué)效果為導(dǎo)向，計(jì)算目標(biāo)修復(fù)牙位的上頜或下頜骨面到預(yù)設(shè)咬合平面的最小距離，即骨面目標(biāo)修復(fù)空間高度（bone level vertical height of target restorative space， BVTRS），根據(jù)B-VTRS 和選定的種植固定修復(fù)類(lèi)型，初步確定預(yù)設(shè)骨平面的位置，選擇骨水平種植體BLT （Straumann 公司，瑞士） 進(jìn)行種植體位點(diǎn)的設(shè)計(jì)。虛擬診斷蠟型和虛擬種植體位點(diǎn)設(shè)計(jì)完成后，將虛擬設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出為STL數(shù)據(jù)格式。

3） 數(shù)字化堆積導(dǎo)板的設(shè)計(jì)和制作（圖1）：將包含診斷蠟型和正確種植位點(diǎn)設(shè)計(jì)的虛擬設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagic Studio 2013 軟件（Geomagic 公司，美國(guó)），綜合設(shè)計(jì)咬合平面的位置和B-VTRS，獲得正確截骨平面（圖2），設(shè)計(jì)數(shù)字化堆積導(dǎo)板的第一層——截骨導(dǎo)板，并根據(jù)固位需要在截骨導(dǎo)板的邊緣預(yù)留出不同數(shù)量骨釘導(dǎo)管的空間。根據(jù)虛擬種植正確位點(diǎn)設(shè)計(jì)數(shù)字化種植導(dǎo)板，通過(guò)添加輔助機(jī)械嵌合結(jié)構(gòu)使數(shù)字化堆積導(dǎo)板的第二層——種植導(dǎo)板連接到截骨導(dǎo)板之上?；跀?shù)字化虛擬診斷蠟型，通過(guò)預(yù)留軟組織及臨時(shí)基臺(tái)穿出的空間，添加輔助機(jī)械嵌合結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)數(shù)字化堆積導(dǎo)板的第三層——臨時(shí)修復(fù)體。

圖1 數(shù)字化堆積導(dǎo)板的設(shè)計(jì)Fig 1 Digital stackable templane design

圖2 數(shù)字化截骨導(dǎo)板的設(shè)計(jì)Fig 2 Preoperative alveolar bone reduction guide design

設(shè)計(jì)完的數(shù)字化堆積導(dǎo)板數(shù)據(jù)傳輸?shù)?D 打印機(jī)，通過(guò)3D 樹(shù)脂打印或者金屬打印成型數(shù)字化堆積導(dǎo)板。此外，將上下頜骨三維模型進(jìn)行三維打印，然后在口外將數(shù)字化堆積導(dǎo)板試戴到上下頜骨的三維模型上，檢查數(shù)字化堆積導(dǎo)板的密合性和穩(wěn)定性。

1.3 手術(shù)過(guò)程

患者術(shù)前含漱復(fù)方氯己定溶液，術(shù)區(qū)常規(guī)消毒鋪巾，局部浸潤(rùn)麻醉，拔除患牙，清除周?chē)庋考把装Y組織，翻瓣，試戴數(shù)字化堆積導(dǎo)板，檢查導(dǎo)板的穩(wěn)定性、與牙槽骨的密合性以及與術(shù)前設(shè)計(jì)的一致性，確認(rèn)數(shù)字化堆積導(dǎo)板的截骨導(dǎo)板層準(zhǔn)確無(wú)誤后，完成截骨操作。在數(shù)字化堆積導(dǎo)板的種植導(dǎo)板引導(dǎo)下，依次完成種植窩洞的預(yù)備和種植體的植入。復(fù)位軟組織瓣，縫合。最后在截骨導(dǎo)板上錨定臨時(shí)修復(fù)體，確認(rèn)就位無(wú)誤后，完成即刻臨時(shí)修復(fù)（圖3）。

圖3 數(shù)字化截骨導(dǎo)板的臨床應(yīng)用Fig 3 Clinical usage of alveolar bone reduction guide

1.4 術(shù)后即刻的臨床效果評(píng)價(jià)

所有患者術(shù)后即刻拍攝CBCT，并導(dǎo)出DICOM格式。根據(jù)術(shù)前預(yù)設(shè)截骨平面，導(dǎo)出模擬截骨后三維圖像的STL格式。將術(shù)前、術(shù)后2個(gè)文件導(dǎo)入Geomagic Qualify 2013 軟件（Geomagic 公司，美國(guó)） 和Materialise 3-matic14.0軟件（Materialise NV公司，比利時(shí)） 擬合比對(duì)（圖4），生成截骨偏差的三維圖像。測(cè)量指標(biāo)包括：1） 截骨預(yù)設(shè)量和實(shí)際量的體積偏差；2） 預(yù)設(shè)截骨與實(shí)際截骨的位移偏差，在擬合后截骨偏差三維圖像上隨機(jī)選取50個(gè)測(cè)量點(diǎn)，4 名患者共200 個(gè)測(cè)量點(diǎn)，對(duì)偏差量數(shù)據(jù)進(jìn)行箱狀圖統(tǒng)計(jì)分析，測(cè)得位移偏差數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖，并繪制回歸曲線（圖5）；3） 預(yù)設(shè)截骨平面與實(shí)際截骨平面的角度差異，預(yù)設(shè)截骨平面角度偏差量為0°，采用SPSS 25.0 進(jìn)行描述性分析并繪制柱狀圖（圖6）。

圖4 虛擬截骨與實(shí)際截骨擬合偏差測(cè)量圖Fig 4 The discrepancy measurement between virtual bone reduction and real bone reduction

圖5 截骨位移偏差量的散點(diǎn)圖、回歸曲線及箱狀圖Fig 5 Scatter plot, boxplot and regression line of the discrepancy deviation between virtual bone reduction and real bone reduction

圖6 預(yù)設(shè)截骨與實(shí)際截骨的體積偏差、位移偏差和角度偏差的平均值的柱狀圖Fig 6 Histogram of the mean values of the volume, displacement, and angle deviations of virtual osteotomy from actual osteotomy

2 結(jié)果

所有患者均順利進(jìn)行術(shù)中截骨，并行即刻種植和即刻修復(fù)。4 例患者對(duì)術(shù)后效果均表示滿(mǎn)意，術(shù)后2周拆線時(shí)未見(jiàn)術(shù)區(qū)腫脹或感染情況。術(shù)前預(yù)設(shè)截骨與術(shù)后實(shí)際截骨擬合情況見(jiàn)表1。使用Geomagic Qualify 測(cè)量預(yù)設(shè)截骨和實(shí)際截骨的體積偏差，結(jié)果顯示：4 例患者的平均體積偏差值為492.94 mm3，占預(yù)設(shè)截骨量的21.21%；其中，上頜的截骨偏差量的平均值為837.13 mm3，占預(yù)設(shè)截骨量的31.25%；下頜截骨導(dǎo)板的截骨偏差量的平均值為148.76 mm3，占預(yù)設(shè)截骨量的6.22%，上下頜的截骨體積偏差存在差異。4例患者的位移偏差絕對(duì)值的平均值為-0.024 8 mm；由圖5 可見(jiàn)，位移偏差量的平均值及離散范圍存在差異，但散點(diǎn)集中趨勢(shì)很好，回歸曲線的方程y=-0.003 7x+0.350 3，與理想曲線y=0 非常接近。使用Materialise 3-matic 測(cè)量預(yù)設(shè)截骨和實(shí)際截骨的角度偏差，結(jié)果顯示，預(yù)設(shè)截骨和實(shí)際截骨的角度偏差范圍為1.39°～10.52°，平均角度偏差值為6.03°。綜上說(shuō)明，數(shù)字化堆積導(dǎo)板中截骨導(dǎo)板具有較高的截骨精度。

表1 預(yù)設(shè)截骨和實(shí)際截骨的體積、位移偏差和角度偏差Tab 1 The volume, displacement, and angle deviations of virtual osteotomy and actual osteotomy

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化堆積導(dǎo)板中截骨導(dǎo)板引導(dǎo)下術(shù)前術(shù)后截骨的體積偏差、位移偏差和角度偏差均存在差異，但可以接受，證實(shí)了采用數(shù)字化截骨導(dǎo)板實(shí)現(xiàn)安全有效、精準(zhǔn)截骨是可行的。

數(shù)字化堆積導(dǎo)板是基于數(shù)字化導(dǎo)向技術(shù)的精度控制能力提升后，集量化截骨、種植引導(dǎo)、即刻修復(fù)多功能于一身，可以大幅提高術(shù)區(qū)操作的精確度，縮短醫(yī)生操作時(shí)間并優(yōu)化患者治療體驗(yàn)。數(shù)字化堆積導(dǎo)板在分層導(dǎo)板的引導(dǎo)下，確定以截骨導(dǎo)板層為基準(zhǔn)的定位平面，實(shí)現(xiàn)其余各層導(dǎo)板的被動(dòng)就位，節(jié)省了術(shù)中導(dǎo)板再定位的時(shí)間，術(shù)者依據(jù)虛擬設(shè)計(jì)的方案順序即可完成即刻種植即刻修復(fù)的全流程操作。此外，有學(xué)者[3,7-9]通過(guò)在數(shù)字化堆積導(dǎo)板添加剛性連接設(shè)計(jì)，可以避免數(shù)據(jù)重復(fù)配準(zhǔn)造成的誤差，減少因黏膜移位導(dǎo)致的導(dǎo)板再就位的誤差，有效提升高難度種植手術(shù)的精準(zhǔn)度，同時(shí)保障手術(shù)的安全性。

數(shù)字化堆積導(dǎo)板中截骨導(dǎo)板引導(dǎo)精準(zhǔn)截骨，從而獲得目標(biāo)骨平面，是后續(xù)種植體的正確位點(diǎn)和最終修復(fù)體的修復(fù)空間的基礎(chǔ)。本研究結(jié)果證實(shí)，在數(shù)字化堆積導(dǎo)板中截骨導(dǎo)板的引導(dǎo)下，4例患者術(shù)后截骨與術(shù)前預(yù)設(shè)值的體積偏差、位移偏差和角度偏差可接受。Costa等[9]論證了數(shù)字化截骨導(dǎo)板用于創(chuàng)造理想冠高度空間的安全性及有效性，與本研究結(jié)果相符。因此，對(duì)于多步驟復(fù)雜種植固定修復(fù)的病例，數(shù)字化堆積導(dǎo)板中截骨導(dǎo)板引導(dǎo)的截骨操作，量化可控、截骨效果精準(zhǔn)高效。本研究中，不同截骨部位及導(dǎo)板材料的術(shù)前術(shù)后差異值偏差較大，說(shuō)明術(shù)區(qū)部位及導(dǎo)板材料可能是影響數(shù)字化堆積導(dǎo)板精確度的因素。El Kholy等[10]測(cè)試了不同缺失牙位及范圍的數(shù)字化種植導(dǎo)板的穩(wěn)定性，結(jié)果顯示，其穩(wěn)定性存在差異，這提示不同術(shù)區(qū)部位的數(shù)字化堆積導(dǎo)板設(shè)計(jì)，可能通過(guò)干擾穩(wěn)定性影響精確度，實(shí)際相關(guān)性仍需后期實(shí)驗(yàn)論證。

數(shù)字化堆積導(dǎo)板應(yīng)用于涉及多牙位種植修復(fù)、骨形骨量不理想的復(fù)雜病例有顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)，適用于以下情況：1） 無(wú)牙頜呈刃狀牙槽嵴或者全口牙計(jì)劃拔除的病例；2） 術(shù)區(qū)牙槽骨代償性增生或骨面不平整；3） 術(shù)區(qū)鄰近重要的組織結(jié)構(gòu)如上頜竇、下頜神經(jīng)管等；4） 累及3 個(gè)或3 個(gè)以上多牙位點(diǎn)即拔即種。數(shù)字化堆積導(dǎo)板中截骨導(dǎo)板層是第一層導(dǎo)板，亦即堆積導(dǎo)板定位平面層，因此截骨導(dǎo)板層的數(shù)字化設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。設(shè)計(jì)前需要收集的資料包括：微笑線的牙齦暴露量、上唇長(zhǎng)度、骨形和骨量、骨面目標(biāo)修復(fù)體空間[9,11]。術(shù)前設(shè)計(jì)診斷蠟型，設(shè)定最終修復(fù)體邊緣，參考微笑線和上唇長(zhǎng)度進(jìn)行邊界設(shè)定，初步確定正確截骨平面的位置。有研究[11]認(rèn)為，在涉及前牙美學(xué)尤其是全口種植固定修復(fù)的病例中，最終修復(fù)體的邊緣線藏于微笑時(shí)，最大牙齦暴露量根方可滿(mǎn)足普遍的審美。在截骨導(dǎo)板層設(shè)計(jì)的四大因素中，BVTRS 是決定數(shù)字化設(shè)計(jì)截骨水平線的理論關(guān)鍵[12-13]。B-VTRS 即骨面到預(yù)設(shè)咬合平面的目標(biāo)修復(fù)體空間，其數(shù)值由目標(biāo)修復(fù)體的類(lèi)型和材料決定。對(duì)于種植支持式固定修復(fù)體，當(dāng)B-VTRS大于15 mm 時(shí)，種植支持式上部修復(fù)體可選擇金屬橋架支持式丙烯酸修復(fù)體；當(dāng)B-VTRS 在13～15 mm之間時(shí)，可選擇烤瓷修復(fù)體；當(dāng)B-VTRS 為11～13 mm 時(shí)，可選擇一體式切削氧化鋯[2,11]。截骨導(dǎo)板層預(yù)設(shè)的預(yù)設(shè)骨平面是數(shù)字化堆積導(dǎo)板的定位平面，確立了導(dǎo)板骨性支持的剛性基礎(chǔ)。

數(shù)字化堆積導(dǎo)板技術(shù)完美地展現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)配準(zhǔn)聯(lián)合數(shù)字化導(dǎo)向設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，然而數(shù)字化堆積導(dǎo)板的設(shè)計(jì)步驟繁多，數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、導(dǎo)板設(shè)計(jì)與加工、手術(shù)處理諸多步驟累積的總偏差，會(huì)影響數(shù)字化堆積導(dǎo)板的精確度，目前有關(guān)數(shù)字化堆積導(dǎo)板精確度的影響要素尚無(wú)定論，后期仍需要大樣本的臨床試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其影響因素及準(zhǔn)確度?？偟膩?lái)說(shuō)，數(shù)字化堆積導(dǎo)板是一項(xiàng)可以簡(jiǎn)化多步驟復(fù)雜種植手術(shù)操作的多合一數(shù)字化分步導(dǎo)向技術(shù)，是一種值得推廣、精準(zhǔn)可量化的臨床創(chuàng)新技術(shù)。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。