3D打印技術(shù)在口腔種植導(dǎo)板制作中的應(yīng)用研究

種植義齒因固位支持效果理想、美觀舒適、對鄰牙無傷害等優(yōu)點，逐漸成為牙列缺損和缺失患者口腔修復(fù)的首選方法  。然而，傳統(tǒng)的牙種植手術(shù)種植體植入的角度和位置常需在手術(shù)中翻開黏骨膜 瓣后，根據(jù)局部骨組織情況來確定，受手術(shù)視野、骨內(nèi)重要神經(jīng)血管解剖結(jié)構(gòu)、頜骨生理或病理性吸收等條件限制，種植體植入位置和術(shù)前預(yù)期位置會發(fā)生偏差，且種植體一旦植入，其位置很難進行微調(diào)校 正，因此帶來諸多手術(shù)和修復(fù)并發(fā)癥。隨著3d打印在各個行業(yè)的不斷發(fā)展，目前3D打印已經(jīng)應(yīng)用于口腔醫(yī)療的義齒打印、矯正器制作、預(yù)演手術(shù)模型制作、手術(shù)導(dǎo)板制作等領(lǐng)域，將大幅提升口腔醫(yī)療的精度和效率。

近年來，以修復(fù)為導(dǎo)向的牙種植理念的提出，要求種植體的 方向、位置、深度應(yīng)具有一定準確度從而符合最佳修復(fù)要求，并獲得種植體長期穩(wěn)定性，加之為消除患者恐懼、減少出血、減輕術(shù)后腫脹和減少牙槽骨吸收，近年來出現(xiàn)了微創(chuàng)不翻瓣牙種植技術(shù)  ，都對術(shù) 者準確掌控種植體植入三維位置提出了更苛刻的要 求。種植手術(shù)導(dǎo)板是種植術(shù)前應(yīng)用計算機設(shè)計和制 作的輔助工具，用于術(shù)中引導(dǎo)種植窩預(yù)備，是種植體 位置、方向、角度等信息的載體，是術(shù)前設(shè)計與實際操作相聯(lián)系的橋梁  。

傳統(tǒng)的種植手術(shù)導(dǎo)板多采 用在石膏模型上的熱壓膜技術(shù)，雖能兼顧上部修復(fù) 效果，但卻無法精準控制種植體位置，很大程度上依賴醫(yī)生的臨床經(jīng)驗 ，偏差也較大�；�于口腔錐形 束CT（CBCT）的3D打印種植手 術(shù)導(dǎo)板，則可將包括精準種植體三維位置、最終修復(fù)體輪廓、重要頜骨內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)等信息轉(zhuǎn)移到術(shù)中  ，從而減少手術(shù)并發(fā)癥，以期獲得理想的種植 修復(fù)效果。接下來南極熊著重介紹3D打印技術(shù)的原理及在口腔種植導(dǎo)板制作中的應(yīng)用。

3D打印技術(shù)是以計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)、激光技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)以及新材料技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種基于計算機三維數(shù)字成像技術(shù)和多層次連續(xù)打印技術(shù)制造實體模型的方法 。目前3D打印技術(shù)已在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如術(shù)中導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)模型制造、器官打印等，其突出特點是不受傳統(tǒng)制造工藝的外形限制，可依據(jù)計算機設(shè)計圖紙進行個性化產(chǎn)品快速制作。通過CBCT的放射學(xué)參數(shù)及術(shù)前軟件設(shè)計信息，快速制作出能夠協(xié)助精確定位種植體植入位置與方向的種植手術(shù) 導(dǎo)板 就是其技術(shù)實體化的最好體現(xiàn)。自1987年Edge等率先設(shè)計和制作了第1個種植外科導(dǎo)板后，3D打印種植導(dǎo)板得到快速發(fā)展。

2在口腔種植導(dǎo)板制作中的應(yīng)用
2.1 3D打印種植手術(shù)導(dǎo)板的制作過程

因CBCT 常不能一次性獲取精確的牙齒及軟組織表面形態(tài)數(shù) 據(jù)， 2008年Steenberghe等首先提出二次CT掃描程序：

1.第1次掃描時患者需佩戴含有散在顯影點的放射導(dǎo)板，掃描時確保其在正確位置上完全就位；
2.第2次將放射導(dǎo)板單獨固定在CBCT機上進行掃描，使前后兩次導(dǎo)板的位置和方向一致，再利用顯影點影像重合技術(shù)將兩者重合，圖像導(dǎo)入三維圖3.像設(shè)計軟件中，這樣就能在電腦中實現(xiàn)患者骨組織和軟組織的三維重建；
4.然后，在設(shè)計軟件中描繪出重要的神經(jīng)血管解剖結(jié)構(gòu)，進行模擬種植設(shè)計，確定手術(shù)方案和種植體類型及植入位置、方向、深度，并確定種植導(dǎo)板開孔的位置及高度；
5.最后，打印制作出最終的種植手術(shù)導(dǎo)板，通過樹脂層層固化堆疊，形成一個帶有圓柱孔洞的樹脂導(dǎo)板，再將金屬鈦套環(huán)輕擊固定于孔洞內(nèi)，即完成導(dǎo)板制作。這種手術(shù)導(dǎo)板制作方法被學(xué)者們廣泛認可，取得了良好的臨床效果，已有大 量的關(guān)于此類導(dǎo)板應(yīng)用的研究報道  。

2.2 3D打印種植手術(shù)導(dǎo)板類型3D打印種植外科導(dǎo)板按支持形式可分3種類型：
①牙支持式導(dǎo)板： 手術(shù)導(dǎo)板直接固定于缺牙區(qū)鄰牙上，用于單個或少 量牙齒缺失患者，可進行微創(chuàng)不翻瓣種植手術(shù)，適合于初學(xué)者和小間隙種植；
②黏膜支持式導(dǎo)板：在充分了解骨量和黏膜情況的前提下，將導(dǎo)板直接固定于缺牙區(qū)牙槽嵴頂黏膜上，適用于連續(xù)多牙缺失的患者，通過導(dǎo)板的引導(dǎo)經(jīng)黏膜鉆孔，用以確定種植體的精確位置，環(huán)切牙齦后逐級備洞，最終植入種植體， 可減少手術(shù)時間和術(shù)后反應(yīng)，適用無牙牙合患者或不 翻瓣種植手術(shù)；

③骨支持式導(dǎo)板：導(dǎo)板組織面直接固定于缺牙區(qū)頜骨骨面上，適用于缺牙多、有骨缺損或不確定的病例，需要常規(guī)翻瓣，應(yīng)采用此類手術(shù)導(dǎo)板可減少誤差，并及時進行骨增量手術(shù)，且常需側(cè)方皮質(zhì)骨釘進行輔助固位。此外，為增加手術(shù)導(dǎo)板穩(wěn)定性，除精密要求外，還需跨度長，且金屬管長度及黏膜厚度應(yīng)預(yù)知，以確定擴孔鉆鉆骨深度。

2.3 3D打印種植手術(shù)導(dǎo)板的優(yōu)點

3D打印手術(shù)導(dǎo)板在制作前通過專用軟件對CBCT的DICOM原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入，可在術(shù)前對種植區(qū)解剖結(jié)構(gòu)進行分析。 術(shù)者通過CT信息的三維重建可充分了解患者種植 區(qū)域的骨量和重要的組織位置，測出嵴頂距離上頜竇和下牙槽神經(jīng)管等重要解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，再根據(jù)具體情況設(shè)計手術(shù)方案，決定翻瓣類型和是否同期行骨增量手術(shù)，比較幾種術(shù)式的優(yōu)劣，以期達到最佳修復(fù)效果；然后進行模擬手術(shù)，放置所需合適種類和尺寸的種植體，觀察其植入位置和方向，上部修復(fù)空間及其與對頜牙和鄰牙的關(guān)系。

通過這樣詳盡個性化的術(shù)前規(guī)劃，便于良好的醫(yī)患溝通，可將術(shù)者思路可視化地向患者及其家屬展示，獲得最大的理解 和配合，同時也簡化了手術(shù)步驟，縮短了手術(shù)時間，在一定程度上減少了術(shù)中的技術(shù)依賴及手術(shù)風(fēng) 險，提高種植的成功率 。此外，通過CBCT數(shù)據(jù) 分析可直觀地了解術(shù)區(qū)骨密度情況，骨密度過低時種植體初期穩(wěn)定性略小，骨密度過高時對于種植備洞有一定影響。同時，設(shè)計軟件還可通過調(diào)節(jié)上部修復(fù)結(jié)構(gòu)，確定上下咬合關(guān)系以及牙合力分布狀況 ，以期獲得最佳的修復(fù)功能與美學(xué)效果。根據(jù)以上參數(shù)設(shè)計并打印制作出的種植導(dǎo)板，主要適用于種植體需避開重要神經(jīng)血管者、多顆種植體要求種植角度一致者、骨量不足又不接受植骨者及需種 植即刻修復(fù)者，增加了種植義齒的適應(yīng)證范圍。

2.4 3D打印種植導(dǎo)板的缺點

3D打印種植導(dǎo)板的設(shè)計、加工和制作需采用設(shè)計軟件和特殊機器，過程煩瑣，每個環(huán)節(jié)的偏差均可影響種植導(dǎo)板就位及穩(wěn)定性，而各種誤差相互影響和疊加，會在種植體根部逐步放大，最終直接影響種植體實際植入的精確度 。其中模型的三維重建、CT數(shù)據(jù)與二次掃描 的數(shù)據(jù)配準更是直接影響到種植導(dǎo)板的快速加工和 技術(shù)應(yīng)用。Verhamme等 將其用于無牙牙合患者發(fā)現(xiàn)，該方法引導(dǎo)種植體植入后的實際位置與術(shù)前計劃的種植體位置基本一致，但頰舌向的偏差相對明顯，可能是由于口腔內(nèi)黏膜等軟組織具有可讓性的原因，從而導(dǎo)致實際種植導(dǎo)板在戴入時出現(xiàn)頰舌向的微動移位，造成實際與虛擬植入位置存在差 異。

Pettersson等研究結(jié)果顯示，種植體肩臺平均誤差為0．80mm，根部平均誤差為1．09mm，角度 平均誤差為2．26°。Schneider等研究發(fā)現(xiàn)，種植體頸部平均誤差為1．07mm，根部平均誤差為1．63mm。因此，無論何種原因?qū)е碌木臀患胺�(wěn)定性欠佳，最先受到影響的就是種植體整體角度的偏離。當(dāng)種植導(dǎo)板前段就位欠佳時，種植體植入后近遠中向的誤差會明顯增大；導(dǎo)板在頰舌向就位欠佳時，種植體植入后頰舌向的誤差會較明顯；深度的控制以擴孔鉆的標記點為參考，種植導(dǎo)板就位欠佳時會導(dǎo)致種植體植入深度不足。值得一提的是Komiyama等研究結(jié)果顯示準確度最好的是深度。 此外，種植手術(shù)導(dǎo)板會阻礙種植鉆頭水冷降溫效果， Yong等研究應(yīng)用種植外科導(dǎo)板術(shù)后早期并發(fā)癥發(fā)現(xiàn)，種植失敗多發(fā)生在種植體長度超過10mm的病例，可能是因為戴入導(dǎo)板不利于種植窩預(yù)備時熱量的散發(fā)，使過深部位冷卻不足，導(dǎo)致頜骨過熱壞死而造成種植失敗。另外，受張口度的限制，后牙種植導(dǎo)板會妨礙鉆頭的操作，加之種植總體費用的增加、患者對CT的放射劑量的顧慮等諸多因素使得3D打印種植導(dǎo)板目前還不能做到常規(guī)應(yīng)用。

3D打印種植導(dǎo)板提高了種植體植入的精確度，簡化了手術(shù)方案，既減小了手術(shù)風(fēng)險、縮短了手術(shù)時間，又保證了修復(fù)體的咬合功能和美學(xué)效果，尤其是對于復(fù)雜且植入要求較高的患者來說更有使用價值，但同時也應(yīng)看到其精確度確有不足，故至少應(yīng)保證2mm安全區(qū)以避免傷及重要解剖結(jié)構(gòu)。隨著近年來口內(nèi)掃描的應(yīng)用和數(shù)據(jù)精確度的提高，種植專用軟件的不斷更新以及高精度的快速成型設(shè)備的研發(fā)，種植手術(shù)導(dǎo)板的設(shè)計制作精確度不斷提高。目前， 3D打印種植導(dǎo)板的設(shè)計與制作技術(shù)主要由國外專業(yè)公司壟斷并已商品化，而國內(nèi)多處于開發(fā)和研究階段，絕大多數(shù)的種植手術(shù)還僅憑術(shù)者經(jīng)驗或僅依靠傳統(tǒng)簡易種植導(dǎo)板引導(dǎo)手術(shù)，因此需積極自主研發(fā)3D種植導(dǎo)板打印技術(shù)，并進一步提高導(dǎo)板的精確性，推動國內(nèi)牙種植技術(shù)的發(fā)展和普及，讓更多的患者受益

文章部分來源：湯雨龍，惠瑞宗，曹志強，柳云恩，張曉東， 侯明曉
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