口腔種植中3D打印種植導(dǎo)板的應(yīng)用

口腔種植中3D打印種植導(dǎo)板的應(yīng)用趙曉軍【期刊名稱】《河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報》【年(卷)，期】2018(039)008【總頁數(shù)】4頁(P986-989)【關(guān)鍵詞】牙種植;口腔外科手術(shù);3D打印【作者】趙曉軍【作者單位】河北省石家莊市第二醫(yī)院口腔科，河北石家莊050051【正文語種】中文【中圖分類】R782.1220世紀(jì)60年代骨結(jié)合理論的發(fā)現(xiàn)為口腔種植技術(shù)的形成奠定了理論基礎(chǔ)，它的關(guān)鍵性概念是純鈦與骨組織不存在排異反應(yīng)，可以形成骨性結(jié)合［1］。隨著口腔種植學(xué)研究的不斷深入和發(fā)展，口腔種植技術(shù)日趨成熟。3D打印技術(shù)所制作的種植手術(shù)導(dǎo)板彌補了傳統(tǒng)導(dǎo)板的不足，以其精準(zhǔn)的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于臨床。現(xiàn)就3D打印導(dǎo)板在口腔種植中的應(yīng)用綜述如下。13D打印導(dǎo)板的發(fā)展歷史及概述伴隨著人們生活水平的提高和壽命的增長，全民口腔保健意識在不斷加強，牙齒健康逐漸受到大家的重視，牙齒缺失后選擇種植修復(fù)的方式成為口腔修復(fù)的主流。而3D打印技術(shù)是目前發(fā)展較為成熟的一種快速成型技術(shù)，在其工作原理的基礎(chǔ)上生產(chǎn)制作出的數(shù)字化牙齒種植外科手術(shù)導(dǎo)板，不僅可以幫助口腔種植醫(yī)生在種植手術(shù)過程中對種植體的定位，還可以降低口腔種植失敗的概率，減少術(shù)后并發(fā)癥。目前口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里最常用的打印工藝方法是光固化成型(stereolithigraphyapparatus,SLA)和熔融沉積(fuseddepositionmodeling,FDM)技術(shù)［2-3］。其中SLA技術(shù)是采用紫外光或其他光源以液態(tài)光敏樹脂為材料，在材料的表面進(jìn)行掃描，并且從底部開始逐層固化而后形成物體本身。而FDM這種技術(shù)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，可以實現(xiàn)三維方向上的重現(xiàn)，并且不需要價格過于昂貴的設(shè)備。隨著種植量的不斷增加，口腔種植技術(shù)也日漸成熟，種植修復(fù)已經(jīng)逐漸開始代替烤瓷橋和活動支架等傳統(tǒng)修復(fù)方式。這樣不僅避免了對缺失牙區(qū)域相鄰牙齒的傷害，而且最大限度地恢復(fù)了缺失牙區(qū)域口腔的咀嚼功能(傳統(tǒng)固定橋修復(fù)需要破壞鄰牙的完整性，活動義齒修復(fù)會降低修復(fù)區(qū)域的咀嚼效率)。當(dāng)口腔種植醫(yī)生致力于取得牙齒種植體遠(yuǎn)期成功率和良好的美學(xué)修復(fù)效果時，就需要在種植手術(shù)前仔細(xì)檢查患者口腔全口牙列中牙齒缺失相應(yīng)部位牙槽嵴的高度、寬度、骨密度及周圍重要解剖結(jié)構(gòu)，包括上頜區(qū)域上頜竇和下頜的下牙槽神經(jīng)管及頦孔位置，并且依據(jù)這些檢查結(jié)果，以及對缺牙區(qū)牙槽骨三維方向的數(shù)據(jù)測量，作出對患者最佳和最為合理的種植設(shè)計方案及治療計劃，最關(guān)鍵的是將種植術(shù)前理想的設(shè)計方案準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移到患者口內(nèi)［4］。盡管口腔種植臨床經(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(jié)果，即可在口腔種植手術(shù)中比較準(zhǔn)確地把握種植體的近遠(yuǎn)中位置、頰舌向方向和種植體需要植入的深度，但由于人類上下頜骨的解剖結(jié)構(gòu)存在較大的個體差異，手術(shù)過程中術(shù)者的體位和手術(shù)視野的限制等原因，牙齒種植體的實際植入位置與預(yù)測種植位置很容易發(fā)生偏差，從而造成種植體近遠(yuǎn)中向、頰舌向或種植體角度的偏斜，進(jìn)而引起種植體植入?yún)^(qū)域骨穿孔、鄰近重要解剖結(jié)構(gòu)的損傷及種植修復(fù)后美觀性較差等術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生［5-6］。因此，輔助口腔種植技術(shù)的口腔種植導(dǎo)板應(yīng)運而生。伴隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)和影像診斷學(xué)的高速發(fā)展，錐體束CT掃描設(shè)備的精準(zhǔn)度逐漸先進(jìn)化，計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造技術(shù)已開始在口腔領(lǐng)域中應(yīng)用。3D打印技術(shù)屬于工業(yè)技術(shù)中的一種，主要特點是快速成型［7］，它的原材料是呈現(xiàn)極其細(xì)微粉末狀態(tài)的金屬或者合成樹脂，指導(dǎo)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。3D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(shù)不同于以往的制作方式，因此又稱為添加制造。3D打印技術(shù)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。3D打印技術(shù)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(guān)的所有打印技術(shù)工藝、技術(shù)、設(shè)備類別和應(yīng)用，綜合了多個學(xué)科高端的技術(shù)，包括數(shù)字建模、機電控制等［8］，具有很高的科技含量。目前3D打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、機械制造、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，其中在醫(yī)學(xué)術(shù)中導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)模型制造、醫(yī)學(xué)器官打印等方面應(yīng)用廣泛［9］。2數(shù)字化3D打印口腔種植手術(shù)導(dǎo)板的制作方法及應(yīng)用要點與傳統(tǒng)種植導(dǎo)板相似，3D打印的導(dǎo)板需要先制作放射導(dǎo)板，然后采用二次CT掃描程序［10］，分別掃描帶有放射導(dǎo)板的模型和單獨的放射導(dǎo)板，在Mimics軟件中根據(jù)閾值的不同進(jìn)行三維重建，使前后2次分別掃描的導(dǎo)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(shù)將2個導(dǎo)板進(jìn)行重合，目的是將放射導(dǎo)板準(zhǔn)確匹配到模型上。再將重合精準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)全部導(dǎo)入三維圖像設(shè)計軟件中，利用軟件進(jìn)行導(dǎo)板周圍骨組織和相應(yīng)軟組織的三維影像重建。重建完成后，在設(shè)計軟件中準(zhǔn)確描繪出種植區(qū)域周圍重要的神經(jīng)血管等解剖結(jié)構(gòu)，模擬種植體植入牙槽骨內(nèi)，并且預(yù)先設(shè)定好具體的位置，以便設(shè)定最終口內(nèi)使用的導(dǎo)板相應(yīng)開孔區(qū)域，將設(shè)定好的數(shù)據(jù)傳入3D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(dǎo)導(dǎo)板［11-18］?？谇环N植導(dǎo)板的設(shè)計同樣需要依據(jù)口內(nèi)環(huán)境，更要結(jié)合根據(jù)口腔后續(xù)的修復(fù)方式進(jìn)行設(shè)計。口腔種植導(dǎo)板的口內(nèi)支持方式以黏膜為主時，主要應(yīng)用于全口多顆牙缺失甚至是無牙頜患者，種植后修復(fù)的牙冠和基托等直接覆蓋于整個牙槽嵴，種植手術(shù)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(dǎo)板在口內(nèi)的固位。導(dǎo)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型的導(dǎo)板，以便更好地指導(dǎo)手術(shù)。盡管口腔種植導(dǎo)板有其特有的優(yōu)勢，但同時也存在一定的局限性。首先，3D打印種植導(dǎo)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(shù)視野受限、張口度不足的患者有一定的局限性。其次，種植導(dǎo)板在一定程度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(fù)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(shù)進(jìn)行前CT設(shè)計與實際手術(shù)操作是通過種植外科導(dǎo)板實現(xiàn)的，通過影像學(xué)信息和計算機種植輔助設(shè)計軟件進(jìn)行［19］。在患者口內(nèi)進(jìn)行種植手術(shù)之前需要進(jìn)行精準(zhǔn)的三維動畫模擬設(shè)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最佳的位置，尤其是患者自身種植條件較差、植入?yún)^(qū)牙槽骨骨量缺乏的情況下，術(shù)前診斷和設(shè)計植入位置顯得更為重要。3D打印種植手術(shù)導(dǎo)板是將口腔手術(shù)前設(shè)計和模擬植入到牙槽骨的位置準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移到患者口腔內(nèi)，故最終牙種植體植入位置的準(zhǔn)確度就成為手術(shù)成功的要點，也是種植導(dǎo)板制作的核心內(nèi)容［20］。目前，口腔領(lǐng)域國內(nèi)外卜對口腔種植手術(shù)導(dǎo)板精確度評價的研究和報道日漸增多，但對導(dǎo)板精度的評價存在差異。莫輝等［21］選擇了23例牙缺失患者，全部在3D打印技術(shù)制作的新型種植外科導(dǎo)板的輔助下，共植入患者口內(nèi)52枚口腔種植體，而后觀測所有種植體1年后的存活率，結(jié)果顯示所有植入的種植體中48枚較準(zhǔn)確無偏差地進(jìn)入3D導(dǎo)板預(yù)先設(shè)定的植入位置，僅有4枚種植體頸部與其相應(yīng)的3D設(shè)計的預(yù)定位置比較出現(xiàn)了偏移，但所有的偏移范圍均不超過2mm。馬竟［22］對比研究利用3D打印種植導(dǎo)板方法植入種植體和常規(guī)手術(shù)方法植入種植體，結(jié)果表明3D導(dǎo)板口腔種植手術(shù)組在控制種植體植入方向、手術(shù)操作精確性方面明顯優(yōu)于常規(guī)手術(shù)組°D'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。vanAssche等［24］對NobelGuide系統(tǒng)的精確度進(jìn)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(2.0±0.7)mm,角度偏離值為(2.0±0.8)°。Brief等［25］研究顯示，植入骨內(nèi)的種植體的長軸偏離原3D設(shè)計軟件設(shè)定的最終植入角度，其偏離數(shù)據(jù)平均值為4.21°。Verhamme等［26］將3D打印設(shè)計的種植導(dǎo)板應(yīng)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(dǎo)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(shè)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(jié)果顯示，種植體肩臺部位的平均誤差為0.80mm，其根部平均誤差則為1.09mm，種植體長軸角度上的平均誤差為2.26。。利用3D打印導(dǎo)板輔助口腔醫(yī)師進(jìn)行口腔種植手術(shù)時，種植體植入患者口內(nèi)的過程中離開原設(shè)定軌道的原因是：①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(jìn)一步影響了數(shù)據(jù)放射導(dǎo)板和最終3D種植導(dǎo)板的精確度；②CT掃描的誤差，CT設(shè)備本身的精準(zhǔn)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(zhǔn)和質(zhì)量；③三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；④制作工藝方式的選擇會直接影響種植導(dǎo)板的精確性，如在SLA工藝進(jìn)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；⑤對于患者口內(nèi)情況為黏膜支持式和混合支持式修復(fù)方式時，種植手術(shù)導(dǎo)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(dǎo)致數(shù)據(jù)與口內(nèi)實際狀況的誤差，進(jìn)一步影響最終口內(nèi)種植體植入的位置與軟件設(shè)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(dǎo)致相應(yīng)問題的出現(xiàn)［28-30］。4展望在口腔錐形束CT技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的今天，數(shù)字化的種植導(dǎo)板，完全可以比較精準(zhǔn)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到患者的口腔種植手術(shù)當(dāng)中去［31］，從而提高種植體植入的精準(zhǔn)度，并使種植牙的遠(yuǎn)期成功率、口腔種植修復(fù)體的咬合功能和美學(xué)效果進(jìn)一步得到保證［32］，尤其是對于牙槽骨骨量條件較差的復(fù)雜病例，其種植輔助優(yōu)勢體現(xiàn)得更加顯著［33］。但3D打印導(dǎo)板輔助的種植手術(shù)仍存在精確度不足的問題，實際植入位置上的偏差仍存在。在實踐應(yīng)用中，口腔手術(shù)醫(yī)師應(yīng)該充分了解利用3D打印導(dǎo)板指導(dǎo)種植手術(shù)中可能產(chǎn)生的偏差量與可能出現(xiàn)的并發(fā)癥，并且能夠及時采取積極的預(yù)防措施。目前，我國國內(nèi)的3D種植打印導(dǎo)板逐步應(yīng)用于臨床，臨床醫(yī)生在使用中應(yīng)盡量利用其優(yōu)點，規(guī)避其缺點，不斷完善3D打印導(dǎo)板的臨床使用，并不斷總結(jié)經(jīng)驗，以便讓其服務(wù)于更多需要種植修復(fù)的患者。［參考文獻(xiàn)］【相關(guān)文獻(xiàn)】陳業(yè)堅.我國口腔種植學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J].中外醫(yī)學(xué)研究，2015，13(15):162-164.JeanG，CharraB，ChazotC，etal.Long-termoutcomeofpermanenthemodialysiscatheters:acontrolledstudy[J].BloodPurif，2001，19(4):401-407.SzaboJ,Locking-CusolitoH.Theimpactofincreasedbloodflowratesonrecirculationincentralvenoushemodialysiscatheters[J].NephrolNursJ，2001，28(6):639-641.趙麗麗，方賢浩.數(shù)字化口腔種植導(dǎo)板誤差分析[J/CD].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘：連續(xù)型電子期刊,2015，15(21):65-66.李晉蒙，歐國敏.計算機輔助設(shè)計種植導(dǎo)板精確性及其影響因素[J].華西口腔醫(yī)學(xué)雜志，2017，35(1):93-98.郭秋云，白石柱，董瑜，等.結(jié)合三維激光掃描的CAD/CAM牙種植導(dǎo)板的臨床精度評價[J].臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，2014，30(1):3-6.諸森陽，蔡玉惠.快速原型技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].口腔醫(yī)學(xué)，2012，32(12):755-756.羅文峰，楊雪香，敖寧建.生物醫(yī)用材料的3D打印技術(shù)與發(fā)展[J].材料導(dǎo)報，2016，30(13):81-86.程輝光，張育民，段宇，等.3D打印技術(shù)在髖臼骨折患者診治中的應(yīng)用效果及對肢體功能的影響研究[J].河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2018，39(2):164-166，170.趙曉軍，王會超，許云海，等.3D打印種植導(dǎo)板在后牙即亥U種植中的臨床應(yīng)用[J].河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2017,38(6):691-694.王金生，徐良偉，蔣晨波，等.CAD/CAM導(dǎo)板在牙種植備孔中的精度分析[J].口腔醫(yī)學(xué)研究，2016,32(11):1196-1199.向梅，張宇.種植導(dǎo)板的設(shè)計制作及臨床應(yīng)用前景[J].中國組織工程研究，2015,19(30):488-492.楊紅巖，孫海鵬.數(shù)字化種植導(dǎo)板的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展[J].口腔疾病防治，2017,25(11):740-743.LopesA,MaloP,deAraujoNobreM,etal.TheNobel-Guide?All-on-4?TreatmentConceptforRehabilitationofEdentulousJaws:AProspectiveReportonMedium-andLong-TermOutcomes[J].ClinImplantDentRelatRes,2014,17(Suppl2):406-416.VasakC,KohalRJ,LettnerS,etal.Clinicalandradiologicalevaluationofatemplate-guided(NobelGuide)treatmentconcept[J].ClinOralImplantsRes,2014,25(1):116-123.MaloneyK,BastidasJ,FreemanK,etal.ConebeamcomputedtomographyandSimPlantmaterializedentalsoftwareversusdirectmeasurementofthewidthandheightoftheposteriormandible:ananatomicstudy[J].JOralMaxillofacSurg,2011,69(7):1923-1929.PolizziG,CantoniT.Five-yearfollow-upofimmediatefixedrestorationsofmaxillaryimplantsinsertedinbothfreshextractionandhealedsitesusingtheNobelGuidesystem[J].ClinImplantDentRelatRes,2015,17(2):221-233.丁曉軍，邱憬，湯春波啟主研發(fā)CAD/CAM種植導(dǎo)板制作系統(tǒng)在無牙頜種植修復(fù)中的臨床應(yīng)用研究[J].口腔醫(yī)學(xué)，2016,36(5):421-424,466.劉格兵，曹慶堂.CBCT在口腔種植學(xué)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)雜志，2013,45(5):566-568.陳春艷，張力，鮑海宏，等.數(shù)字化導(dǎo)板和三維模型在兒童髁狀突骨折重建中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2016，45(2):171-174.莫暉，莫業(yè)躍，莊秀妹，等.基于3D打印技術(shù)新型金屬鏤空式種植外科導(dǎo)板的臨床應(yīng)用[J].中華口腔醫(yī)學(xué)研究雜志，2014，8(2):128-133.馬竟.上頜后牙區(qū)口腔3D導(dǎo)板種植精確性研究[J].中國醫(yī)學(xué)工程，2015，23(5):88-90.D'haeseJ,vandeVeldeT,KomiyamaA,etal.Accuracyandcomplicationsusingcomputer-designedstereolithographicsurgicalguidesfororalrehabilitationbymeansofdentalImplants:areviewoftheliterature[J].ClinImplantDentRelatRes,2012,14(3):321-335.vanAsscheN,vanSteenbergheD,GuerreroME,etal.Accuracyofimplantplacementbasedonpre-surgicalplanningofthree-dimensionalcone-beamimages:apilotstudy[J].JClinPeriodontol,2007,34(9):816-821.BriefJ,EdingerD,HassfeldS,etal.Accuracyofimage-guidedimplantology[J].ClinOralImplantsRes,2005,16(4):495-501.VerhammeLM,MeijerGJ,BoumansT,etal.Aclinicallyrelevantaccuracystudyofcomputer-plannedimplantplacementintheedentulousmaxillausingmucosa-supportedsurgicaltemplates[J].ClinImplantDentRelatRes,2015,17(2):34