口腔種植中3D打印種植導板的運用復習進程

1、口腔種植中3D打印種 植導板的運用3D打印種植導板的使用關鍵詞牙種植；口腔外科手術；3 D打印2 0世紀6 0年代骨結合理論的發(fā)現(xiàn)為口腔種植技術的形成奠定 了理論基礎，它的關鍵性概念是純鈦與骨組織不存有排異反應，能夠 形成骨性結合門o隨著口腔種植學研究的持續(xù)深入和發(fā)展，口腔種植技 術日趨成熟。3 D打印技術所制作的種植手術導板補充了傳統(tǒng)導板的不足， 以其精準的優(yōu)勢廣泛應用于臨床?，F(xiàn)就3D打印導板在口腔種植中的應用 綜述如下。1 3 D打印導板的發(fā)展歷史及概述伴隨著人們生活水平的提升和壽命的增長，全民口腔保健意識在 持續(xù)增強，牙齒健康逐漸受到大家的重視，牙齒缺失后選擇種植修復 的方式成為口腔修復

2、的主流。而3 D打印技術是當前發(fā)展較為成熟的 一種快速成型技術，在其工作原理的基礎上生產(chǎn)制作出的數(shù)字化牙齒 種植外科手術導板，不但能夠協(xié)助口腔種植醫(yī)生在種植手術過程中對 種植體的定位，還能夠降低口腔種植失敗的概率，減少術后并發(fā)癥。 當前口腔醫(yī)學領域里最常用的打印工藝方法是光固化成型(s t e r eol i th igraphyapparatus, SLA)和熔畐蟲 沉積(fuseddepos i tionmodel i ng, FD M)技術】2 3 。其中S L A技術是采用紫外光或其他光源以液 態(tài)光敏樹脂為材料，在材料的表面實行掃描，并且從底部開始逐層固 化而后形成物體本身。而F DM

3、這種技術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，能夠實現(xiàn)三維方向上的重 現(xiàn)，并且不需要價格過于昂貴的設備。隨著種植量的持續(xù)增加，口腔 種植技術也日漸成熟，種植修復已經(jīng)逐漸開始代替烤瓷橋和活動支架 等傳統(tǒng)修復方式。這樣不但避免了對缺失牙區(qū)域相鄰牙齒的傷害，而 且最大限度地恢復了缺失牙區(qū)域口腔的咀嚼功能(傳統(tǒng)固定橋修復需 要破 壞鄰牙的完整性，活動義齒修復會降低修復區(qū)域的咀嚼效率)。當口腔種 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修復效果時，就需 要在種植手術前仔細檢查患者口腔全口牙列中牙齒缺失相對應部位牙梢崎 的高度、寬度、骨密度及周圍重要解剖結構，包括 上頜

4、區(qū)域上頜竇和下頜 的下牙梢神經(jīng)管及須孔位置，并且依據(jù)這些檢 查結果，以及對缺牙區(qū)牙梢 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計方案及治 療計劃，最關鍵的是將種植術前理想的設計方案準確轉移到患者口內(nèi)4。即使口腔種植臨床經(jīng)驗非常豐富的醫(yī)生能夠僅依據(jù)患者口腔X射 線 檢查結果，即可在口腔種植手術中比較準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，但因為人類上下頜骨的解剖結構存 有較大的個體差異，手術過程中術者的體位和手術視野的限制等原因，牙 齒種植體的實際植入位置與預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

5、區(qū)域骨穿 孔、鄰近重要解剖結構的損傷及種植修復后美觀性較差等術后并發(fā)癥的發(fā) 生5 6 o所以，輔助口腔種植技術的口腔種植導板應運而生。伴隨著 現(xiàn)代醫(yī)學影像學和影像診斷學的 高速發(fā)展，錐體束CT掃描設備的精準度 逐漸先進化，計算機輔助設 計和計算機輔助制造技術已開始在口腔領域中 應用。3 D打印技術屬 于工業(yè)技術中的一種，主要特點是快速成型7, 它的原材料是表現(xiàn)極其細微粉末狀態(tài)的金屬或者合成樹脂，指導成型的文 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。3 D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 制造技術不同于以往的制作方式，所以又稱為添加制造。3

6、 D打印技術有 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。3 D打印技術其內(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”相關的所有打印技術工 藝、技術、設備類別和應用，綜合了多個學科高端的技術，包括數(shù)字建模、 機電控制等8，具有極大的科技含量。當前3 D打印技術已被廣泛應用于工業(yè)設計、機械制造、航空航 天、生物醫(yī)學等領域，其中在醫(yī)學術中導航、醫(yī)學模型制造、醫(yī)學器官打 印等方面應用廣泛9。2數(shù)字化3 D打印口腔種植手術導板的制作方法及應用要點與傳統(tǒng)種植導板相似

7、，3 D打印的導板需要先制作放射導板，然 后 采用二次CT掃描程序10，分別掃描帶有放射導板的模型和單獨的放射 導板，在M 1 m 1 c s軟件中根據(jù)閾值的不同實行三維重建，使前后2次 分別掃描的導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 像重合技術將2個導板實行重合，目的是將放射導板準確匹配到模型上。 再將重合精準的圖像數(shù)據(jù)全部導入三維圖像設計軟件中，利用軟件實行導 板周圍骨組織和相對應軟組織的三維影像重建。重建完成后，在設計軟件 中準確描繪出種植區(qū)域周圍重要的神經(jīng)血管等解剖結構，模擬種植體植入 牙梢骨內(nèi)，并且預先設定好具體的位置，以便設定最終口內(nèi)使用的導板相 對應開孔區(qū)域，將

8、設定好的數(shù)據(jù)傳入3 D打印機形成可打印文件并打印出 成型的口內(nèi)使用的種植指導導板門-18 o 口腔種植導板的設計同樣 需要依據(jù)口內(nèi)環(huán)境，更要結合根據(jù)口腔后續(xù)的修復方式實行設計?？谇环N 植導板的口內(nèi)支持方式以黏膜為主時，主要應用于全口多顆牙缺失甚至是 無牙頜患者，種植后修復的牙冠和基托等直接覆蓋于整個牙梢崎，種植手 術過程不需翻瓣，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板在口內(nèi)的固位。導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

9、型的導板，以便更好地指導手術。即使口腔種植導板有 其特有的優(yōu)勢，但同時也存有一定的局限性。首先，3 D打印種植導板使 用過程中對患者張口度要求較高，尤其是后牙區(qū)，對于手術視野受限、張 口度不足的患者有一定的局限性。其次，種植導板在一定水準上阻擋了種 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實行前C T設計與實際手術操作是通過種植外科導板實 現(xiàn)的，通過影像學信息和計算機種植輔助設計軟件實行口 9。在患者 口內(nèi)實行種植手術之前需要實行精準的三維動畫模擬設計種植體植入的 位置、角度、方向，以確保種植體植入到患者自身狀況相對

10、最佳的位 置，尤其是患者自身種植條件較差、植入?yún)^(qū)牙梢骨骨量缺乏的情況下， 術前診斷和設計植入位置顯得更為重要。3 D打印種植手術 導板是將口腔 手術前設計和模擬植入到牙梢骨的位置準確轉移到患者口腔內(nèi)，故最終 牙種植體植入位置的準確度就成為手術成功的要點，也是種植導板制作 的核心內(nèi)容2 0 o當前，口腔領域國內(nèi)外對口腔種植手術導板精確度 評價的研究和報道日漸增多，但對導板精度的評價存有差異。莫輝等2 1選擇了 2 3例牙缺失患者，全部在3 D打印技術制作的新型種植外科 導板的輔助下，共植入患者口內(nèi)5 2枚口腔種植體，而后觀測所有種植體 1年后的存活率，結果顯示所有 植入的種植體中4 8枚較準確無

11、偏差地進 入3 D導板預先設定的植入位置，僅有4枚種植體頸部與其相對應的3 D 設計的預定位置比較出 現(xiàn)了偏移，但所有的偏移范圍均不超過2 mmo馬 竟2 2對比研究利用3 D打印種植導板方法植入種植體和常規(guī)手術方 法植入種植 體，結果表明3 D導板口腔種植手術組在控制種植體植入方 向、手術操作精確性方面明顯優(yōu)于常規(guī)手術組。D1 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。 vanAs s che等24對N obe1 G u i d e系統(tǒng)的精確度實行數(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. 007) mm,角度偏

12、離值為(20 0. 8) o Brief等25研 究顯示，植入骨內(nèi)的種植體的長軸偏離原3 D設計軟件設定的最終植入 角度，其偏離數(shù)據(jù)平均值 為4. 210 Verhamme等26將3 D打印設 計的種植導板應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研究結果顯 示，種植體肩臺部位的平均誤差為0 . 8 0 mm,其根部平均誤差則為1 0 9mm,種植體長軸角度上的平均誤差為2 . 26 o利用3 D打印

13、導板輔助口腔醫(yī)師實行口腔種植手術時，種植體 植入 患者口內(nèi)的過程中離開原設定軌道的原因是：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)放射導板和最終3 D種植導板的精確度；CT掃描 的誤差，CT設備本 身的精準度，患者在掃描口內(nèi)影像過程中的微動，均影響數(shù)據(jù)的精準和質(zhì) 量；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；制作工藝方式的選擇會直接影響種 植導板的精確性，如在S LAI藝實行過程中，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；對于患者口內(nèi) 情況為黏膜支持式和混合支

14、持式修復方式時，種植手術導板在制作過程中， 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 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，從而導致 相對應問題的出現(xiàn)28 30。4展望在口腔錐形束CT技術持續(xù)發(fā)展進步的今天，數(shù)字化的種植導板， 完全能夠比較精準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)解剖結構轉移到患者的口腔種植手術當中去3門,從而提升種植 體植入的精準度，并使種植牙的遠期成功率、口腔種植修復體的咬合功 能和

15、美學效果進一步得到保證32，尤其是對于牙梢骨骨量條件較差的 復雜病例，其種植輔助優(yōu)勢體現(xiàn)得更加顯著3 3。但3D打印導板輔 助的種植手術仍存有精確度不足的問題，實際植入位置上的偏差仍存 有。在實踐應用中，口腔手術醫(yī)師應該充分了解利用3 D打印導板指導 種植手術中可能產(chǎn)生的偏差量與可 能出現(xiàn)的并發(fā)癥，并且能夠即時采取 積極的預防措施。當前，我國國內(nèi)的3 D種植打印導板逐步應用于臨 床，臨床醫(yī)生在使用中應盡量利用其優(yōu)點，規(guī)避其缺點，持續(xù)完善3 D 打印導板的臨床使用，并持續(xù)總結經(jīng)驗，以便讓其服務于更多需要種植 修復的患者。參考文獻1陳業(yè)堅我國口腔種植學的發(fā)體現(xiàn)狀與思考J 中外4趙麗麗，方賢浩.數(shù)字

16、化口腔種植導板誤差分析J/CD.世界最新醫(yī)學信息文摘：連續(xù)型電子期刊，2 0 15, 15( 2 1 ) : 6 5 - 6 6.5李晉蒙，歐國敏計算機輔助設計種植導板精確性及其影 響因 素J 華西口腔醫(yī)學雜志,3 5 ( 1 ) :93-9 86郭秋云，白石柱，董瑜，等結合三維激光掃描的CAD /CAM牙 種植導板的臨床精度評價J臨床口腔醫(yī)學雜志，2 0 14, 30 (1) : 3 6.7諸森陽，蔡玉惠快速原型技術在口腔醫(yī)學中的應用進展J . 口腔醫(yī)學，2012, 3 2 ( 1 2 ) : 7 5 5 - 7 5 6.8羅文峰，楊雪香，敖寧建.生物醫(yī)用材料的3 D打印技術 與發(fā) 展J 材

17、料導報，2016, 30 ( 1 3 ) : 8 1 - 8 6.9程輝光，張育民，段宇，等3D打印技術在魏臼骨折患者診治 中的應用效果及對肢體功能的影響研究J河北醫(yī)科大學學報，201& 39 (2) : 164 166, 1 7 0.10 趙曉軍，王會超，許云海，等.3D打印種植導板在后 牙即刻種植中的臨床應用J 河北醫(yī)科大學學報，3 8(6) : 6 9 1 - 6 9 4.門王金生，徐良偉，蔣晨波，等C A D/CAM導板在牙種植備孔 中的精度分析J 口腔醫(yī)學研究，2 0 16, 32(11) :1196-1199.12 向梅，張宇種植導板的設計制作及臨床應用前景J 中國組織工程研究，2

18、 0 1 5, 1 9 ( 3 0 ) : 4 8 8 -4 9 2 .13 楊紅巖，孫海鵬數(shù)字化種植導板的臨床應用研究進展 J 口腔疾病防治,2 5 ( 1 1 ) : 7 4 0 - 7 4 3.18 丁曉軍，邱憬，湯春波.自主研發(fā)C AD/C AM種植導板制作系統(tǒng)在無牙頜種植修復中的臨床應用研究J口腔醫(yī)學，2016, 36 (5) : 421424, 4 6 6.19劉格兵，曹慶堂.C B CT在口腔種植學中的應用J內(nèi)蒙古 醫(yī)學雜志，201 3, 45(5):566-568 2 0陳春艷，張力，鮑海宏，等數(shù)字化導板和三維模型在兒童牌 狀突骨折重建中的應用J中國醫(yī)科大學學報，2 0 1 6, 45 (2) : 171-174.2 1莫暉，莫業(yè)躍，莊秀妹，等.基于3 D打印技術新型金 屬鏤 空式種植外科導板的臨床應用J 中華口腔醫(yī)學研究雜志，2 0 1 4, (2) : 1 2 8 - 1 3 3.2 2馬竟上頜后牙區(qū)口腔3 D導板種植精確性研究J中國醫(yī)學工程，2015, 2 3 ( 5 ) : 8 8 - 9 0.2 9胡祥剛，賈列妮，王偉，等.基于空間立體定位技術模型法種 植導板臨床精度評價J 中國實用口腔科