3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)引導(dǎo)種植區(qū)骨再生的臨床并發(fā)癥研究

鄧 磊，雷雨晨，陳 崗，王 超，黃海濤

引導(dǎo)骨組織再生(guided bone regeneration，GBR)因其技術(shù)的復(fù)雜性一直以來是口腔種植外科研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)問題之一[1-2]。Boyne等[3]1969年嘗試將鈦網(wǎng)用于重建大范圍不連續(xù)骨缺損，因其良好的機(jī)械性能和穩(wěn)定的支撐作用，在GBR治療中被廣泛應(yīng)用，但是在傳統(tǒng)鈦網(wǎng)的應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)其存在一些缺點(diǎn)：如與牙槽骨形態(tài)不貼合、需術(shù)中彎制延長治療時(shí)間、尖銳的邊緣和對(duì)黏膜的張力易導(dǎo)致鈦網(wǎng)暴露等[4-6]。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)，并且已有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)較傳統(tǒng)鈦網(wǎng)鈦網(wǎng)操作時(shí)間更短、暴露率更低[7]。但是，因鈦網(wǎng)本身其疏水的特性，直接與黏膜接觸愈合，仍然會(huì)存在鈦網(wǎng)暴露的風(fēng)險(xiǎn)。此外，在移除鈦網(wǎng)后骨移植物表面有時(shí)會(huì)觀察到一層結(jié)締組織，Boyne等[8]將其定義為“假骨膜”，這是由于成纖維細(xì)胞的侵入及鈦網(wǎng)的微動(dòng)形成的，“假骨膜”可能占據(jù)0～2 mm厚度的成骨空間[9-10]，影響新骨的形成及改建，二期手術(shù)時(shí)需要刮除骨移植物表面的纖維結(jié)締組織，不僅增加了手術(shù)時(shí)間及復(fù)雜性，還會(huì)導(dǎo)致一些新骨的喪失[11]。因此，3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)帶來良好骨增量效果的同時(shí)，其術(shù)后并發(fā)癥仍然是值得關(guān)注和研究的問題。

1 資料與方法

本研究為前瞻性隊(duì)列研究，研究經(jīng)大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，并獲得所有患者的知情同意。所有手術(shù)均由同一位經(jīng)驗(yàn)豐富的種植醫(yī)生操作。這項(xiàng)研究是根據(jù)2013年修訂的《赫爾辛基宣言》進(jìn)行的。

1.1 一般資料

選擇2019年9月至2021年7月于大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院口腔科就診的9例患者(9個(gè)植骨部位，24個(gè)缺牙位點(diǎn))，3例男性，6例女性，年齡(45.6±8.0)歲。所有患者分別有一顆或多顆牙齒缺失，均采用了3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)進(jìn)行引導(dǎo)骨再生。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡>18歲；②種植區(qū)骨量嚴(yán)重不足；③無牙齦炎及重度牙周炎；④患者要求種植修復(fù)；⑤無嚴(yán)重全身系統(tǒng)性疾??；⑥患者同意用3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)進(jìn)行骨增量手術(shù)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①口腔衛(wèi)生較差；②頭頸部有放射治療史，或目前正進(jìn)行抗腫瘤化療；③現(xiàn)有或過去進(jìn)行靜脈注射雙膦酸鹽治療；④心理或精神問題；⑤吸煙>10支/d，且控制較差。

1.2 試驗(yàn)材料及軟件

Osstell2000種植機(jī)，錐形束CT(KaVo Dental)，On Demand 3D Dental軟件，數(shù)碼相機(jī)。

阿替卡因腎上腺素注射液(1.7 mL，法國碧蘭公司)，3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)，人工骨粉(登騰)，可吸收生物膠原膜(海奧)，4-0帶線縫合針，常用種植外科手術(shù)器械、植骨專用器械(環(huán)形取骨鉆、去骨鉆、微型鈦釘及鈦釘夾持器)，復(fù)方氯己定含漱液。

1.3 方法

1.3.1 術(shù)前準(zhǔn)備 了解患者全身健康狀況，排除種植手術(shù)的禁忌證。獲得患者主訴，了解缺失牙原因、缺牙的時(shí)間，完成口內(nèi)外相關(guān)術(shù)前檢查。所有患者在術(shù)前1周接受1次口腔基礎(chǔ)治療，包括口腔衛(wèi)生指導(dǎo)及全口牙齦上潔治。在外科手術(shù)開始之前，所有患者經(jīng)過定期的牙周維護(hù)后均表現(xiàn)出良好的菌斑控制(全口菌斑指數(shù)<25%[12])。同時(shí)，為患者行相關(guān)影像學(xué)檢查，通過CBCT對(duì)患者術(shù)區(qū)剩余牙槽骨進(jìn)行術(shù)前評(píng)估(圖1)。

A：術(shù)前口內(nèi)唇面觀；B：術(shù)前口內(nèi)面觀；C：術(shù)前CBCT軸狀面；D：術(shù)前CBCT矢狀面

1.3.2 個(gè)性化鈦網(wǎng)的設(shè)計(jì)與制作 將患者術(shù)前CBCT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics Research 軟件進(jìn)行三維重建，將重建的三維模型輸入3-Matic軟件，以修復(fù)和生物學(xué)為導(dǎo)向模擬植入種植體(圖2A)，應(yīng)用Geomagic軟件虛擬重建牙槽骨輪廓，設(shè)計(jì)骨增量范圍使種植體唇腭側(cè)各有約2 mm厚度的骨量，種植體平臺(tái)冠方有1 mm骨量，模擬骨增量的范圍確定后，以此作為鈦網(wǎng)的輪廓(圖2B)。通過3-Matic軟件設(shè)計(jì)每例患者的鈦網(wǎng)模型，其中鈦網(wǎng)厚度設(shè)計(jì)為0.3 mm，孔徑為2.0～4.0 mm。此外，鈦網(wǎng)邊緣應(yīng)距離重要解剖結(jié)構(gòu)至少2 mm，避免損害鄰牙、神經(jīng)及血管等結(jié)構(gòu)。最后，將個(gè)性化鈦網(wǎng)模型導(dǎo)入三維打印機(jī)，以醫(yī)用級(jí)鈦合金粉末為原料制備個(gè)性化鈦網(wǎng)。打印后制件表面存在少量毛刺，經(jīng)酸蝕拋光后表面光滑。在模型上試戴個(gè)性化鈦網(wǎng)(圖3)，觀察其與牙槽嵴貼合性。術(shù)前所有個(gè)性化鈦網(wǎng)均經(jīng)高溫高壓

A：模擬植入種植體；B：三維重建骨弓輪廓

A、B：數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)個(gè)性化鈦網(wǎng)；C、D：模型試戴個(gè)性化鈦網(wǎng)

滅菌。

1.3.3 手術(shù)方法 囑患者術(shù)前含漱10 mL復(fù)方氯己定含漱液2 min。患者經(jīng)口外及口內(nèi)消毒后，植骨區(qū)使用阿替卡因腎上腺素注射液局部浸潤麻醉，沿缺損區(qū)牙槽嵴頂作切口切至骨面，若術(shù)區(qū)為下頜后牙區(qū)且遠(yuǎn)中無鄰牙，則牙槽嵴切口的遠(yuǎn)中延伸到磨牙后墊處2 mm的范圍內(nèi)。在距離手術(shù)區(qū)域至少一個(gè)牙位作近遠(yuǎn)中向的垂直切口達(dá)前庭溝。切開后用骨膜剝離器翻全厚瓣，翻瓣區(qū)域超過膜齦聯(lián)合，至少超過骨缺損區(qū)5 mm，暴露植骨區(qū)骨面。用刮匙清除術(shù)區(qū)所有軟組織殘留，小球鉆鉆孔進(jìn)行植骨區(qū)骨面去皮質(zhì)化。術(shù)中可于黏骨膜瓣底部，以垂直或者60°角方向連續(xù)切開骨膜至黏膜下層，深約1 mm，分離黏膜下層，將齦瓣冠向推進(jìn)以進(jìn)行黏膜減張。完成減張后，對(duì)照術(shù)前設(shè)計(jì)試戴3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)，使其貼合骨面，嘗試?yán)瓟n唇(頰)舌(腭)側(cè)黏骨膜瓣，檢查切口能否實(shí)現(xiàn)在無張力下關(guān)閉。在保證重要解剖結(jié)構(gòu)和鄰牙牙根安全的情況下，用環(huán)形取骨鉆于擬進(jìn)行骨增量位點(diǎn)根方及周邊取適量自體骨。將自體骨塊研磨成顆粒狀后以1∶1比例與人工骨植入物混合，固定3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)后，將骨移植材料填埋于鈦網(wǎng)與骨壁形成的空間內(nèi)，并高于鈦網(wǎng)表面1 mm，于骨移植物表面覆蓋可吸收性膠原膜后，將軟組織瓣復(fù)位，用水平褥式及單純間斷縫合方式關(guān)閉牙槽嵴頂中央切口，用改良垂直褥式縫合方式關(guān)閉牙齦乳頭切口，用單純間斷縫合方式關(guān)閉垂直釋放切口(圖4)。

A：翻瓣暴露植骨區(qū)域并修整骨面；B：試戴3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)；C：將自體骨與人工骨移植材料1∶1充填缺損區(qū)并覆蓋鈦網(wǎng)表面1 mm；D：骨移植材料表面覆蓋可吸收性膠原膜

1.3.4 術(shù)后醫(yī)囑 術(shù)后囑患者服用抗炎藥物1周，術(shù)后24 h用0.12%氯己定含漱液含漱，3次/d，直至拆線。術(shù)后2周拆除術(shù)區(qū)縫線，按時(shí)隨訪，術(shù)后6～9個(gè)月進(jìn)行二期手術(shù)移除鈦網(wǎng)，同期植入種植體。

1.3.5 臨床效果評(píng)價(jià) 觀察患者術(shù)后2周、1個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月及9個(gè)月時(shí)植骨區(qū)域愈合情況，對(duì)患者愈合期并發(fā)癥進(jìn)行評(píng)價(jià)。愈合期并發(fā)癥包括軟組織愈合及移植骨愈合并發(fā)癥[13]。軟組織愈合由移植區(qū)軟組織的初期愈合而決定，術(shù)后兩周拆除縫線前觀察是否有軟組織壞死、化膿或鈦網(wǎng)暴露。移植骨愈合是術(shù)后1、3、6、9 個(gè)月時(shí)觀察患者植骨區(qū)是否有鈦網(wǎng)暴露及周圍軟組織感染。在隨訪期間為患者提供口腔健康指導(dǎo)，并根據(jù)患者的情況進(jìn)行必要的治療。

2 結(jié) 果

9例患者完成了9個(gè)術(shù)區(qū)(24個(gè)缺牙位點(diǎn))的骨增量手術(shù)。骨缺損區(qū)植入的移植材料均為1∶1的自體骨顆粒與人工骨顆?；旌衔?，均用3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)進(jìn)行骨增量，并用1～2個(gè)螺釘固定(平均1.8個(gè))。6～9個(gè)月(平均7.6個(gè)月)的愈合期后拆除鈦網(wǎng)。表1為患者手術(shù)治療及術(shù)后并發(fā)癥的信息。

表1 患者治療信息Tab.1 Patients’ treatment information

9例患者中有1例患者(編號(hào)2)術(shù)后出現(xiàn)暫時(shí)性頦部皮膚麻木，6個(gè)月時(shí)緩解，9個(gè)月時(shí)麻木感基本消失。2例患者(編號(hào)1、6)術(shù)后14 d拆線時(shí)創(chuàng)緣裂開約2 mm，僅有可吸收膜暴露，無鈦網(wǎng)暴露及感染，予以漱口水含漱保持口腔衛(wèi)生，術(shù)后1個(gè)月復(fù)診時(shí)軟組織愈合，術(shù)后3、6個(gè)月的隨訪過程中未見鈦網(wǎng)暴露及周圍軟組織感染；其余7例患者愈合期未見軟組織裂開、鈦網(wǎng)暴露及感染等并發(fā)癥發(fā)生。拆除鈦網(wǎng)時(shí)術(shù)區(qū)切開翻瓣后可見部分鈦網(wǎng)表面覆蓋骨移植材料，拆除鈦網(wǎng)后移植骨表面未見纖維結(jié)締組織形成(圖5)。

A、B：隨訪過程中術(shù)區(qū)黏膜愈合良好；C：術(shù)區(qū)成骨效果良好，骨弓輪廓恢復(fù)，可見部分鈦網(wǎng)表面覆蓋骨移植材料；D：拆除鈦網(wǎng)后骨表面未見纖維結(jié)締組織形成

3 討 論

在應(yīng)用GBR技術(shù)時(shí)，如骨缺損較大，只采用可吸收膠原膜覆蓋骨粉往往存在折疊塌陷的風(fēng)險(xiǎn)，無法維持足夠穩(wěn)定的成骨空間，從而導(dǎo)致GBR治療的失敗[14-15]。傳統(tǒng)鈦網(wǎng)雖能彌補(bǔ)膠原屏障膜的缺點(diǎn)，但是需術(shù)中手工彎制延長了手術(shù)時(shí)間，而且其尖銳的邊緣易造成黏膜損傷，從而也增加了鈦網(wǎng)暴露的風(fēng)險(xiǎn)。3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)相較于膠原膜和傳統(tǒng)鈦網(wǎng)，其良好的機(jī)械性能不僅可以在水平向和垂直向上為骨再生提供穩(wěn)定而充足的成骨空間；同時(shí)也能完美貼合牙槽骨原有的輪廓外形，防止黏膜受壓影響植骨材料的穩(wěn)定性的同時(shí)，也不會(huì)損傷黏膜而造成鈦網(wǎng)的暴露[16-17]。因此，3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)被認(rèn)為是更加精準(zhǔn)化和微創(chuàng)化[18]。

目前3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)應(yīng)用中最主要的并發(fā)癥仍然是鈦網(wǎng)暴露的問題[19]，而以往的文獻(xiàn)表明，應(yīng)用傳統(tǒng)鈦網(wǎng)進(jìn)行骨增量時(shí)暴露率為0～52.7%[20-21]，應(yīng)用預(yù)制鈦網(wǎng)進(jìn)行引導(dǎo)骨再生時(shí)暴露率為7.7%～33.0%[22]。鈦網(wǎng)暴露的可能原因有兩方面：一方面是鈦網(wǎng)材料本身的特性決定的，其表面的化學(xué)組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)決定了材料的疏水性，當(dāng)鈦網(wǎng)與黏膜直接接觸，軟組織沿著鈦網(wǎng)孔隙向下生長便會(huì)導(dǎo)致鈦網(wǎng)暴露；另一方面原因可能是術(shù)區(qū)感染、切口裂開、尖銳牙槽骨骨壁、尖銳鈦網(wǎng)邊緣以及嚴(yán)重的吸煙史等[23]。在本試驗(yàn)中，9例患者(9個(gè)植骨部位)在愈合期內(nèi)無鈦網(wǎng)的暴露及周圍軟組織感染等并發(fā)癥，分析能明顯降低鈦網(wǎng)暴露的原因主要有以下幾點(diǎn)：①與傳統(tǒng)鈦網(wǎng)相比，3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)避免了鈦網(wǎng)切割后銳利的邊緣對(duì)軟組織的刺激及彎曲后對(duì)軟組織張力，降低了鈦網(wǎng)的暴露率，同時(shí)3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)無需術(shù)中彎制，手術(shù)時(shí)間相對(duì)縮短，減少了術(shù)區(qū)暴露時(shí)間，降低了感染的風(fēng)險(xiǎn)，降低了鈦網(wǎng)暴露的可能性；②與預(yù)制鈦網(wǎng)相比，3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)的精確度更高，與植骨區(qū)域內(nèi)牙槽骨的貼合性更高，降低了鈦網(wǎng)對(duì)其上方軟組織的張力，因此暴露率較預(yù)制鈦網(wǎng)降低；③本試驗(yàn)在個(gè)性化鈦網(wǎng)上方覆蓋了骨移植物及可吸收膜，雙重隔離具有疏水特性的鈦網(wǎng)，避免軟組織與鈦網(wǎng)直接接觸而導(dǎo)致軟組織與鈦網(wǎng)空隙下方的移植物緊密接觸，使鈦網(wǎng)上方黏膜張力變大引起鈦網(wǎng)暴露；④由于鈦網(wǎng)越厚，其上方覆蓋的黏膜的張力越大，而導(dǎo)致暴露率增加[24]。而在本試驗(yàn)中使用厚度為0.3 mm的個(gè)性化鈦網(wǎng)，在愈合過程中鈦網(wǎng)厚度足以抵抗彎曲和微運(yùn)動(dòng)，有足夠的強(qiáng)度防止外力的壓迫，對(duì)黏膜的張力較小，降低了暴露率[25-26]。

此外，本試驗(yàn)中9例患者中有1例患者術(shù)后出現(xiàn)暫時(shí)性頦部皮膚麻木。出現(xiàn)這種情況的主要原因是患者35、36、37缺失時(shí)引起牙槽骨吸收，導(dǎo)致頦神經(jīng)位置上移，暴露術(shù)區(qū)過程中手術(shù)剝離，術(shù)中植入物壓迫及術(shù)后水腫對(duì)頦神經(jīng)產(chǎn)生刺激，造成術(shù)后暫時(shí)性頦部皮膚麻木，未對(duì)患者進(jìn)行特殊處置，隨訪觀察發(fā)現(xiàn)6個(gè)月時(shí)緩解，9個(gè)月時(shí)麻木感基本消失。2例患者術(shù)后14 d拆線時(shí)創(chuàng)緣裂開約2 mm，僅有可吸收膜暴露，無鈦網(wǎng)暴露及感染，予以漱口水含漱保持口腔衛(wèi)生，術(shù)后1個(gè)月復(fù)診時(shí)軟組織愈合，術(shù)后3、6個(gè)月的隨訪中未見鈦網(wǎng)暴露及周圍軟組織感染。分析創(chuàng)緣裂開的主要原因是術(shù)中對(duì)黏膜減張不夠，導(dǎo)致部分區(qū)域黏膜張力過大。由于軟組織裂開范圍較小，同時(shí)在其下方的可吸收膜的屏障作用下無鈦網(wǎng)暴露及感染，再通過使用漱口液降低感染的可能性，促進(jìn)了軟組織的愈合，在隨后的隨訪過程中未見鈦網(wǎng)的暴露及周圍組織感染的并發(fā)癥發(fā)生。

6～9個(gè)月的愈合期后移除個(gè)性化鈦網(wǎng)，在骨移植物表面未見明顯纖維結(jié)締組織形成。本試驗(yàn)中骨移植物表面未見明顯“假骨膜”形成的原因可能有以下兩方面：①在鈦網(wǎng)表面覆蓋骨移植材料及可吸收性膠原膜。Her等[27]認(rèn)為與使用小孔徑(<2 mm)的鈦網(wǎng)相比，大孔徑(> 2 mm)鈦網(wǎng)的使用導(dǎo)致更多的軟組織向內(nèi)生長，并且研究表明即使在鈦網(wǎng)表面蓋可吸收膜也不能阻止或減少軟組織的侵入[28-29]，因此在使用大孔徑的鈦網(wǎng)進(jìn)行骨增量時(shí)，在鈦網(wǎng)上方覆蓋骨移植材料，不僅有利于成骨，同時(shí)減少了成纖維細(xì)胞侵入的空間，在骨移植物表面覆蓋可吸收膜，形成阻止軟組織進(jìn)入缺損區(qū)的屏障。②3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)的精確性高，與植骨區(qū)牙槽嵴貼合性好，固位后減少了鈦網(wǎng)的微動(dòng)。Proussaefs等[30]提出，鈦網(wǎng)的微動(dòng)可以誘導(dǎo)結(jié)締組織和肉芽組織的形成。本試驗(yàn)中所使用的固位釘?shù)臄?shù)量平均為1.8，Sumida等[31]指出傳統(tǒng)鈦網(wǎng)所用固位釘?shù)臄?shù)量平均為3.23，與傳統(tǒng)鈦網(wǎng)相比，3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)所用固位釘更少，即與增量區(qū)域牙槽骨貼合性更好，固位后鈦網(wǎng)微動(dòng)更小，減少了骨移植物表面纖維結(jié)締組織的形成。

綜上所述，目前針對(duì)植入鈦網(wǎng)術(shù)后帶來的并發(fā)癥，我們除了要做好圍手術(shù)期預(yù)防感染的措施，優(yōu)化3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)的厚度、質(zhì)量及孔徑大小等參數(shù)外，還需注意術(shù)中合理的設(shè)計(jì)切口，采用過量骨粉植入聯(lián)合可吸收性膠原膜的覆蓋，雙重隔離鈦網(wǎng)與黏膜的直接接觸，最后充分減張縫合軟組織，必要時(shí)行軟組織移植術(shù)，從而可以有效減少切口裂開、鈦網(wǎng)暴露以及感染等并發(fā)癥。