数字化3D导板用于下颌all-on-four种植修复的三维精度分析

高岩 徐淑兰 张祥成

1南方医科大学口腔医院（广东省口腔医院）种植中心（广州510280）；2吐鲁番第二人民医院口腔科（新疆吐鲁番838000）

口腔种植修复已经成为临床上牙列缺损、牙列缺失的常见修复手段［1］。但对于上颌窦及下后牙区骨量严重不足的无牙颌患者，恢复其咀嚼功能和美观问题面临巨大挑战。无牙颌患者往往存在严重颌骨缺损萎缩，传统种植修复往往通过相关骨增量或下牙槽神经游离等复杂手术方法在相应位点行种植植入术，手术创伤大，周期长，而且容易造成患者不良的心理反应及花费大量的金钱［2-3］。有学者［4-6］提出all-on-four 新型种植修复技术，即在无牙颌患者上颌或下颌单颌植入4 颗种植体，其中2 颗植体在前牙区按照轴向垂直植入，另外2 颗植体则采用角度倾斜植入较长的植体，最后采取固定修复即刻负重。这一技术的提出给无牙颌患者减轻痛苦并大大减轻经济负担。然而，传统种植手术在植体植入过程中完全依赖于术者的经验并按照既定的位点植入，有可能损伤颌骨的重要解剖结构或者造成植入位点角度不佳。随着数字化及大数据时代的到来，计算机辅助设计和计算机辅助制造开始运用于临床［7-9］，利用该技术可以制作数字化种植外科手术导板，从而可以精确地按照预定种植方案植入植体，并且可以避开重要解剖结构满足骨量及后期修复的要求。

数字化外科导板辅助下行无牙颌all-on-four种植修复设计已有少量临床报道并获得较高成功率，这些临床报道的重点在于统计分析种植体周围边缘骨吸收情况及后期存在的并发症，对于数字化导板用于下颌all-on-four 种植修复的三维精度分析的研究报道甚少，其精确度尚待进一步研究和临床验证［10-11］。另外，上颌和下颌解剖结构的不同，这种特殊的all-on-four 种植修复设计模式更应该分开进行相应研究。本种植中心自2014年开始开展数字化外科导板辅助下all-on-four 种植修复，随访期3年，存留率为100%，获得良好临床效果。现对传统自由手和数字化导板下all-on-four种植修复设计植入植体三维方向上的精确度进行对比分析。

1 资料与方法

1.1 病例来源及纳入排除标准2014年11月至2016年11月期间，于种植中心接受下颌all-on-four种植修复的50 例患者纳入研究。其中男28 例，女22 例，年龄46 ～72 岁，平均54 岁。患者均为下颌骨牙列缺失，因缺牙多年下颌骨吸收明显导致后牙区骨高度严重不足，或者经济原因不能承担过多费用。患者全身情况良好，无局部或全身重大疾病等种植手术禁忌证，无严重吸烟及酗酒等不良习惯，无严重精神疾病，无严重磨牙症，牙龈无红肿破溃，张口度≥50 mm。

1.2 临床步骤

1.2.1 导板制作术前患者拍摄CBCT，输出并采集DICOM（Digital imaging and communications in medicine）数据格式。CBCT 数据满足以下要求，切片厚度0.5 mm，重建层间距0.5 mm，扫描域为140～170 mm，机架倾斜角度为0°。术前使用硅橡胶取模，超硬石膏灌模，制作临时过渡活动义齿。无论是自由手还是导板下植入操作均利用术前患者制作的活动义齿制作放射性导板。将放射性导板再次戴入患者口内行CBCT 拍摄并采集DICOM 数据，将DICOM 文件及模型扫描的STL 文件导入3 shape dental system 软件，对数据拟合匹配处理，进行三维重建，对下颌骨重要解剖结构进行标识，提取下颌神经管走形和颏孔位置等。根据牙槽骨情况、神经分布等设计种植治疗方案，确定种植体植入位点、深度和角度等（图1），最终将信息汇总，导入三维导板制作软件进行三维打印（图2）。

图1 术前软件中设计植体植入三维位点Fig.1 The preperative design of the three-dimensional site of implant using software

图2 数字化外科导板Fig.2 The digital surgical templates

1.2.2 种植系统Nobel Replace 种植系统（瑞典，Nobel 公司）。

1.2.3 手术方法患者平卧位，常规局部消毒铺巾，双侧下牙槽神经阻滞麻醉加局部浸润麻醉。将患者分2 组，组1 有26 例患者，自由手共植入104 枚种植体。自由手植入时按照术前软件设计中植体穿出放射性导板位置在患者临时义齿相应位置开孔定位，借此再用先锋钻在颌骨定点，然后翻瓣，参照颏神经走向进行逐级备洞及植体植入。组2 有24 例患者，为数字化导板下植入种植体，共植入96 枚。数字外科导板术前用2.5%碘伏浸泡消毒1 h 以上。术中将其放入口内，用三根固位针将其固定（图3A），继而采用配套的手术种植工具盒行非翻瓣直接逐级备洞（图3B），为确保种植体肩台周围有足够的骨量包绕，保证植体植入后获得良好的初期稳定性和后期骨整合的建立，需去除导板后再次切开牙槽嵴顶黏膜并翻瓣。最后根据术前制定方案，包括植体系统、位点、角度等最终相应植体终末钻备洞，最终植入植体，2 组植体植入扭矩均达30N 或者全部扭力值之和达120 N。安放临时基台及钛筒（图3C），术后转移并完成即刻修复即刻负重（图3D），并调整咬合。术后常规抗炎治疗，嘱患者保持口腔卫生。

图3 数字化外科导板下种植体植入及完成即刻修复Fig.3 Implant placement by the use of digital surgical templates and immediate restoration

1.2.4 数据采集患者术后行CBCT 拍摄，与术前设计进行比对，并进一步将DICOM 数据导出至3 shape dental system 软件，与术前设计方案进行匹配，通过标志点如髁突、喙突、颏前点等进行配准。通过系统自带测量功能对术前和术后实际种植体植入位置的偏差进行测量，从而评估外科手术导板的准确性。参数包括种植体颈部误差、根尖误差、植入深度误差和角度误差（图4）。偏差的测量需要2 名医生分别单独进行匹配测量，最后取平均值作为最终的偏差值，保留小数点后2 位数。

1.3 统计学方法采用SPSS 19.0 统计分析软件，利用析因设计对研究结果进行统计学分析。两组间进一步利用两独立样本t检验对误差结果进行对比分析，P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况本研究共50例患者，共植入200颗Nobel Replace 种植体。存留率为100%。术前设计与术后实际植入植体位置存有误差（图5、6）。

2.2 2 组种植体植入精确度比较2 组在种植体植入精确度上也存有差异（表1）。其中，对于前牙区轴向植入植体，自由手操作与导板下植入植体在颈部、根尖和角度上误差差异具有统计学意义（P＜0.05），在深度误差上差异无统计学意义（P＞0.05）。对于后牙区倾斜植入植体，自由手操作与导板下植入植体时在颈部、根尖、深度和角度上误差差异具有统计学意义（P＜0.05）。

3 讨论

图4 种植体术前设计及术后实际植入间的误差参数Fig.4 The error parameters between preoperative planning and postoperative actual position

All-on four 技术的提出对于无牙颌患者来说简化了治疗过程，充分利用有效的骨量进行种植修复，同时大大减轻患者经济负担［12］。大量的研究证明all-on-four 技术可获得良好的生物力学和临床效果［12-15］。然而，all-on four 手术要求较高：近中2 颗植体采用轴向植入，位点多位于侧切牙和尖牙之间，远中2 颗植体采用角度植入，且植体常规直径≥4 mm，长度约13 ～15 mm。上颌远中植体需位于上颌窦前壁前方，下颌远中两颗植体位于颏孔前，均为30 ～45°远中倾斜，术中可根据情况调整植体的位置和规格［13-15］。数字化外科导板的出现无疑对all-on four 手术是一个极大的辅助和便利，可以避免翻瓣，减轻患者术后反应，关键可以修复为导向，保证植体植入的三维位置。

图5 种植体相应位点术前术后CBCT 位置比对Fig.5 The comparison between preoperative planning and postoperative actual position in CBCT

图6 种植体术前术后位置匹配Fig.6 The matched images between preoperative planning and postoperative actual position

近年来，数字化种植导板技术日趋成熟，现已是种植医生的热点问题和研究方向，特别是其精确度的研究。然而，数字化外科导板应用于all-onfour 种植设计的报道较少，本研究从此角度出发进行研究，发现外科导板虽然仍存在一定的误差，但都在临床可接收范围，相对传统自由手操作，其具有很大的优势。种植植入时存在三维误差包括颈部误差、根尖误差、深度误差和角度误差。本实验中发现all-on-four 种植设计时自由手和导板下近中轴向植入植体深度误差无明显差异。在轴向植入或倾斜植入时，导板辅助下的种植体植入无论在颈部、根尖还是角度上精确度具有明显的优势。SCHENEIDER 等［16］对多篇关于数字化导板精确性的研究进行系统性评价，得出实际植入的种植体与预期种植三维位点进行比对，其中黏膜式导板下种植体颈部的平均偏差为1.06 mm，种植体尖部的平均误差为1.6 mm，种植体角度的平均误差为4.51°，与本实验结果相近。郭秋云等［17］对45枚导板下植入种植体进行分析，发现根部误差为（0.97 ± 0.21）mm，角度误差为（4.53 ± 1.89）°。从这些研究也可以归纳出，误差都会控制在2 mm 以内，因此导板设计时一般设定安全范围为2 mm。另外，VASAK 等［18］发现种植体根尖误差均大于种植体颈部误差。

数字化外科导板分为牙支持式、黏膜支持式和骨支持式，大多研究证实在精确度上牙支持式导板优于黏膜支持式优于骨支持式，但也有学者持不同见解［18-19］。黏膜支持式导板多用于无牙颌患者，导板直接覆盖在黏膜上。本实验中下颌骨all-on-four 种植设计均采用黏膜支持式导板。黏膜支持式导板固位效果欠佳，通常在导板唇颊侧增加固位钉将导板固定在黏膜上。上颌较下颌有较大的接触面积，因此上颌的精确度要高于下颌。另外，研究［20］表明，黏膜的厚度也会影响导板的精确度，黏膜过厚，其可让性增大，使得精确度降低。反之，黏膜过薄，会影响导板的稳定性。因此，吸烟患者其黏膜往往增厚，使用导板时精确度较无吸烟患者要低。导板制作每一个环节都有误差出现的可能。主要来自以下几个方面：（1）印模不准确。可能发生在口内取模时不够准确，无法精确反应患者口内情况。（2）CBCT 扫描及软件三维重建造成的误差。扫描时应选择最适曝光，利于较准确评估周围骨量。三维重建过程阈值的选择也极为关键。（3）导板设计过程产生的误差，可能医生术前没有做好判断，过于迁就种植区骨条件。设计时需要既考虑骨条件又要以修复为导向的设计。（4）导板制作过程产生的误差；（5）手术时导板固定的误差，特别是黏膜支持式导板；（6）手术医生操作的误差；（7）骨密度差异导致钻针的偏移；（8）患者张口度造成的误差等等。

表1 2 组术前设计与术后实际植入植体位置误差Tab.1 Deviation of the groups between preoperative planning and postoperative actual position ±s，mm

表1 2 组术前设计与术后实际植入植体位置误差Tab.1 Deviation of the groups between preoperative planning and postoperative actual position ±s，mm

组别组1组2 t 值P 值例数106 94轴向颈部1.17±0.38 0.98±0.29 2.885 0.005根尖1.86±0.61 1.56±0.48 2.759 0.007深度0.96±0.45 0.92±0.41 0.465 0.643角度（°）6.35±1.55 4.85±1.29 5.229＜0.001倾斜颈部2.00±0.60 1.15±0.51 7.570＜0.001根尖2.40±0.65 1.52±0.48 7.761＜0.001深度0.76±0.31 0.57±0.21 3.557 0.001角度（°）8.45±1.47 6.58±1.60 6.095＜0.001

然而，现阶段导板制作市场参差不齐，由于导板制作技术的限制，可能会造成导板的精确度不足，与临床实际操作存在误差，从而导致种植体植入位点与预先设计存有误差，影响后续修复体的戴入。

综上，all-on-four 技术理念为临床提供了新的种植修复选择，相对传统自由手种植操作，结合数字化外科导板的辅助，大大提高种植体植入位置的精确性，简化手术，较快地恢复无牙颌患者美观及功能需求。但目前数字化导板制作技术的限制，如何更好地规避误差进一步提高导板临床应用的精确性尚需进一步研究。