数字化技术在前牙区种植美学中的应用进展

魏翔 张善勇 赵华强

自Branemark等[1]进行第一例临床口腔种植手术开始，口腔种植学便开始了蓬勃的发展。随着时代的发展和技术的进步，患者对于种植修复的要求也日渐提高。其中，前牙区种植更是临床中的难点。首先，前牙是美学区，患者要求较高；其次，前牙区骨量常不足，因此对种植体的植入位置和方向有很高的要求。本世纪以来，随着数字化技术在口腔种植中的全面开展，改变了以往凭借经验和术前影像信息来完成种植牙手术的状况。口腔锥形束CT（CBCT）是一种较为理想的口腔种植术前影像检查技术[2]，同时种植设计软件、数字化种植导板的应用也日趋广泛[3]。数字化导板的应用不仅可以轻松避开神经、血管等重要解剖结构[4]，提高手术效果[5]，更重要的是为前牙美学区的种植提供了良好的生物力学性能和美学效果。但是，数字化导板仍存在一定的局限性。本文就数字化导板在种植美学区的应用、精确性评估进行综述，并总结其适应证，以期为临床应用提供一定的参考。

1 口腔种植美学

1.1 口腔种植美学的发展

随着技术的不断发展进步，种植成功的定义已不仅仅局限于种植体在骨内长期生存，软组织和种植体美学形态的长久保持得到了更为广泛的关注。临床观察到很多患者因前牙种植后发生软组织退缩、基台边缘暴露等问题而影响美观。因此，长期美学效果的稳定与维持，即美学并发症的预防是目前临床亟待解决的问题。大量的多中心研究分析认为，种植失败主要受植体的直径、唇侧骨壁厚度和牙龈生物学类型的影响。如果种植体颊侧的骨壁厚度和牙龈生物型是固定的，那么最终决定因素就是种植体植入的三维位置。所以，获取上前牙区的骨壁厚度、牙与相应牙槽突的角度关系，将有助于上前牙美学区种植方案的制定。此外，随着计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）数字化技术的引入，特别是口内数字化扫描技术的成熟应用，使舒适化拔牙后即刻种植和即刻修复成为可能[6-7]，既减少了椅旁时间，也增加了模型精确度[8]，提高了美学效果。

在现代生物-心理-社会医学模式中，患者的评价是医疗质量的最终评定。影响患者对修复体满意度的因素是多方面的，例如：性别差异导致女性较男性更易对牙齿的颜色不满意，而男性较女性更易对牙齿的排列不满意；青少年和年轻人更加关注牙齿的美观，而随着年龄的增长，患者对修复体的不满意度呈下降趋势；随着受教育程度的提高，患者对牙齿颜色的不满意度下降而对牙齿排列的不满意程度上升；此外，高收入人群对修复效果的期望也就越高。

1.2 口腔种植美学的标准

医学美学应是站在美学的角度观察经过医学行为后的人体美学，其评价方法主要为肉眼审美观察、专业技术辅助和动态容貌的观察。因此，口腔种植美学的标准应该是衡量治疗的美学效果。Belser等将口腔美学指标分为两部分，即红白美学。其中，白美学分数（White esthetic score）主要指暴露在口腔中的牙齿或牙冠的美学，包括牙齿形态、牙齿轮廓、颜色、表面纹理、透明度及其他；红美学分数（Pink esthetic score）是指红色的牙槽嵴轮廓和软组织的美学，包括近中龈乳头、远中龈乳头、唇侧黏膜的弧度、唇侧黏膜水平、牙根凸度、软组织颜色及纹理等。然后根据临床的具体情况将这些指标分别打分：0、1、2。再将这些分数相加就能得到一比较可观的美学评分，代表修复的美学效果。目前，该标准已被临床广为接受。同时，前牙美学中对称性非常重要，双侧牙龈缘的位置差距超过0.5 mm就会影响美观。使用种植数字化导板，可较好保存软硬组织形态，与天然牙相协调[9]，极大地提高美学分数。

从口腔修复学的角度，前牙美学中研究的牙冠长度是临床牙冠长度，涉及切缘和牙龈缘2个方向。其中，上颌中切牙的临床牙冠长度对于前牙美学和微笑美学的意义重大，目前认为中切牙的黄金长度为10～12 mm。对于休息位时暴露的中切牙长度，专业人群更倾向于上中切牙暴露2 mm，而普通人更喜欢上中切牙暴露4 mm。微笑时暴露中切牙的长度，专业人群认为10.7 mm时最为合适，而患者认为8.1 mm时最为满意。对于中切牙的轮廓设计，一般认为上颌中切牙较美观的解剖牙冠宽长比例为0.78，一般可接受的范围为0.66～0.80，健康状况下的临床牙冠稍短于解剖牙冠，可接受的范围为0.75～0.85。此外，中切牙、侧切牙和尖牙的宽度比也是重要的参考标准，此宽度为正面投影的宽度，而不是牙齿的实际宽度，这是美学修复中最为重大的比例关系。一般认为，中切牙投影宽度/侧切牙投影宽度=侧切牙投影宽度/尖牙投影宽度 （尖牙的正面投影宽度指尖牙正中边缘嵴到唇嵴的宽度，唇嵴之后处于阴影之中）。三者之间存在黄金比例关系，即0.618∶1∶1.618。

我国牙周病患者较多见，80%～90%的成人患有不同程度的牙周疾患。研究表明，有牙周炎病史的患者较牙周健康的患者具有更高的种植体周围炎易感性，而未经有效治疗、持续进展的种植体周围炎可引起种植体周围持续的骨吸收，最终导致骨结合大部分丧失，种植体暴露，种植失败。因此，牙周炎患者种植前进行有效的牙周治疗，并在种植后坚持牙周维护十分必要。种植体植入前牙周治疗的主要目的是：①消除牙周感染，控制炎症；②帮助患者实现有效的菌斑控制。通过牙周治疗，恢复健康的、有利于菌斑控制的软硬组织形态，通过个性化的口腔卫生指导，帮助患者掌握正确的菌斑控制方法，鼓励定期复诊，进行牙周维护。种植的数字化设计可以降低种植体周围炎的发生，更易于患者自洁，减少软硬组织的吸收。

近年来，不同牙龈生物型对种植治疗的影响也得到了较多的关注及研究。众多研究表明，薄龈型是种植后美学失败的一个危险因素。Zuhr等[10]提出，当牙龈厚度大于1.44 mm，术后稳定性较好。薄龈生物型患者拔牙后或受到炎症侵犯时，牙槽骨吸收迅速，易导致种植体周围骨量不足，并且骨吸收后伴随着表面软组织退缩，龈乳头丧失，出现黑三角，致使美学修复失败。因此，术前进行必要的牙周评估，根据患者情况选择使用数字化导板，可最大限度降低影响美学因素的风险，尤其对于后期前牙美学区的软硬组织保存意义重大。

1.3 前牙区种植位点的定位

种植体只有植入在正确的三维位置上，才能获得良好的修复效果，保证美学效果的完美实现，这在种植美学区尤为重要。种植体与邻近天然牙或种植体的距离会影响龈乳头的形态，故应根据修复情况合理确定种植体近、远中距离，与邻牙要保证1～1.5 mm的水平距离。国际种植学会（ITI）的种植临床治疗指南指出，美学区唇侧的骨壁厚度至少为2～3 mm，否则种植体周围会产生骨吸收，并可能引起软组织退缩，导致美学并发症。种植体的粗糙部分应位于牙槽嵴水平或嵴顶下1 mm范围内，而理想的种植体肩台（软组织水平种植体）位于种植修复体唇侧龈缘中点根方约2 mm。骨水平种植体肩台要比标准种植体植入深约1 mm，即位于龈边缘中点以下3 mm左右，植入过深亦会加重牙槽嵴顶的骨吸收。

1.4 美学区使用种植导板的必要性

上前牙区种植的风险很多，主要是美学方面的风险，包括金属基台的暴露、软组织退缩、种植后无法进行修复或修复效果差、种植体唇侧骨壁缺损肉眼可见 （种植体在黏膜下）。产生上述风险的最主要原因就是术前对缺牙区局部骨质、骨量缺乏了解，导致种植体植入的位置和方向不正确。因此，上前牙区的种植成功需要术前精确评估颌骨的质量及其与重要解剖结构间的关系，从而确定种植体植入的位置和方向[11]。确定准确的术前设计思路，并将术前设计思路准确转移到种植手术中是成功的关键，种植导板即承担了该角色[12]。同时，研究显示，数字化种植可减少20%的椅旁调磨时间，有效缩短25%的技工操作时间，减少33%的成本消耗，提高患者满意度[13-14]。对于全牙列种植患者，尤其应用颧种植体的患者[15]，更需要每颗种植体的精确植入，以获得最大的美学效果[16]。

2 口腔种植数字化外科导板简介

2.1 数字化外科导板的概念

按照传统的方式，仅仅通过曲面断层片无法获得种植体最佳植入的3D位点，更无法在失去软组织支持的基础上制备包含个性化穿龈轮廓的基台与即刻修复的牙冠。目前，牙种植手术前，可利用CT扫描技术获取颌骨影像数字信息，通过三维重建与可视化处理，清楚地显示种植区颌骨的牙槽骨高度和宽度、骨质密度、颏孔位置、下牙槽神经管走向等。然后，可利用口腔种植设计软件进行三维计算机辅助手术规划，通过软件模拟手术放置种植体，检查植入方向，将缺牙区拟植入种植体的部位、数量以及植入的方向角度和深度等信息参数转化为STL文件格式，通过数控机床加工[17]，最终完成数字化外科导板的制作[18]。要将术前虚拟手术设计及修复体设计在患者身上付诸实现，就要求将医学解剖学、计算机图像处理、精密加工及手术经验整合到一起[19]。

2.2 数字化外科导板的分类

数字化外科导板可分为牙支持式导板、骨支持式导板和黏膜支持式导板[20]。牙支持式导板适用于缺失牙较少的牙列缺损，导板覆盖在邻近缺损区的基牙上获得固位；骨支持式导板适用于无牙颌以及缺牙较多的牙列缺损，导板直接覆盖在颌骨表面，手术时需要翻开黏骨膜瓣，直接暴露出骨面，导板与骨面紧密贴合；黏膜支持式导板主要适用于无牙颌患者，导板直接覆盖在牙槽嵴的黏膜上，不需要翻开黏骨膜瓣，通过环切的方式去除局部黏膜，植入种植体。

2.3 数字化外科导板的精确性评估

通过数字化技术制作相应的种植导板，明显比仅凭经验种植的误差小、精确度高。不使用导板时钻针的方向会向阻力小的方向偏移，容易导致严重偏差。但数字化外科导板并不能实现种植体完全精确的植入[21]，从术前的准备到种植手术的各个阶段的操作不当，都会导致种植体植入的实际位置和软件设计的位置有所偏差。不同支持类型的种植手术导板精度存在差异，黏膜支持式手术导板依赖黏膜提供支持固位，而黏膜又具有一定的弹性，因此在种植术中导板的稳定性常会受到影响。研究表明，使用黏膜支持式导板进行手术，种植体植入后的颈部、尖部位置偏差以及角度偏离均较大，而牙支持式手术导板的精度最高、固位稳定性最好[22]。1篇关于数字化导板精确性的系统性评述共纳入了19项相关研究，涉及1 688颗种植体。结果显示，种植体颈部线性偏差平均为0.99 mm，在根尖部平均为1.24 mm，深度误差平均为0.46 mm，存在平均3.81°的角度偏差[23]。其次，不同的软件系统造成的偏差也有所区别。Simplant系统的偏离角度误差为4.5°±2.0°，种植体头、尾部分别有0.9±0.5 mm和1.0±0.6 mm的偏离值[24]。研究证实，Nobel Guide系统的角度偏离值为2.0°±0.8°，种植体头部和尾部的偏离值分别为1.1±0.7 mm和2.0±0.7 mm[25]。Pettersson等[26]对139枚种植体的研究显示，肩部平均误差为0.80 mm，根部平均误差为1.09 mm，角度平均误差为2.26°。D'haese等[27]的研究认为尾部偏差比头部偏差要大。很多研究显示，使用快速成形技术制作的外科导板进行种植手术，种植体的线性偏差最大可以达到1.5 mm以上[28]。因此，数字化外科导板不能完全替代常规的诊断和治疗计划，还需要临床结合实际情况进行具体的判断分析[29]。

2.4 使用数字化外科导板可能发生的问题及预防措施

使用数字化导板一定要遵循标准的操作方式[30]，例如排除感染因素、建立良好的初期稳定性、避免临时修复体功能性负载等[31]。

2.4.1 放射导板与软组织不贴合或定位不准确

由于翻制放射导板过程中树脂的收缩、模型变形等因素，可导致制作的放射导板与黏膜不密合，或存在微小的转动，从而扫描后不能精确地再现软硬组织的情况，导致种植手术精度欠佳。对此可通过丙烯酸树脂重衬、扫描和放置导板时使用咬牙合记录来解决。

2.4.2 扫描时患者定位不准确或患者移动

扫描前应进行充分交流，不正确的定位或扫描过程中患者的移动可能导致图像的某些解剖结构的缺失、牙列的重叠和运动伪影等，从而不能得到精确清晰的图像，准确度就会下降。因此，扫描定位板应和咬牙合平面平行，扫描时咬牙合分开，防止牙齿重叠。使用颏托，前额带固定头部防止倾斜、移动。

2.4.3 外科导板未完全就位或固定不稳

导板引导下种植的精确性基于外科导板的精确放置，导板轻微的旋转就会导致种植体偏离其预期的位置。外科导板术中不能仅仅用手固定进行种植，应该在导板具有正确的咬牙合并完全与黏膜贴合后，用固位钉固定后再进行种植。

2．4．4 虚拟设计方案向实际种植手术转移产生误差

在虚拟方案向实际手术转移的过程中，精确度受预留牙的数量及分布情况影响，余留牙少的导板误差增大。同时，导板上导管孔数量也影响精确度，数量增加，精确度增加，而翻瓣与不翻瓣、上颌与下颌也有少许区别，但影响不大。CBCT图像中GV变化范围较大，不利于评价骨的密度和质量。引起的原因很多，例如照射野有限、散射线剂量相对高以及重建算法有限等[32]。尽管已尝试改进GV变量，但目前CBCT仍不适合定量测量灰度值评估骨密度。

此外，骨质的密度、种植体的长度、临床经验等也会影响种植体植入的精确性。骨质越致密，种植体长度越长则产生的误差越大；临床经验越丰富，则产生的误差也相对越小，增加了手术的可预期性。

3 展望

对于前牙美学区的牙种植手术，仅凭临床经验，很难取得理想的种植体植入位置和方向，也不可避免会造成较大的手术创伤，术后效果难以保证。利用数字化外科导板完成前牙种植手术，既减小了手术风险，缩短了手术时间，减少了患者的痛苦，又最大程度地满足了患者的美学要求，更易取得理想的美学修复效果。然而，我们不能完全依赖于数字化导板，需要对数字化导板精度的误差有所预估，头部的误差会影响修复体的就位，而尾部的误差会引起各种并发症的发生。因此，临床设计中一般建议保证2 mm的预留空间避免伤及重要的解剖结构。总之，影响前牙美学区种植修复效果的因素有很多，从患者的自身条件与诉求出发，应在详细周全的临床检查基础上进行治疗设计，在使用数字化外科导板的同时，还应考虑到其他影响美学的因素，全面考量，将数字化外科导板的优势最大化，以提供一个良好的种植条件。随着数字化技术的不断发展，数字化外科导板用于前牙美学区种植将具有更为明显的技术优势和广阔的应用前景。