3D手术导板结合牙周骨皮质切开术的发展与应用

田明彤，张明珠

(昆明医科大学附属口腔医院牙周病科，昆明 650000)

近年来，人们对面部美观和功能需求的意识逐渐提高，需要正畸治疗的患者越来越多，特别是成人在正畸治疗中的比例逐渐增加。然而成人在牙周生物学和治疗周期等方面与儿童不同，为了解决成人因正畸时间过长出现的牙周并发症，骨皮质切开术被提出。骨皮质切开术辅助正畸治疗是指对加速正畸牙移动区域的牙槽骨选择性行骨皮质切开，加速正畸牙移动，缩短正畸时间的临床技术。传统骨皮质切开术需要翻起牙龈黏膜全厚瓣，创伤大，手术时间长，常引起患者不适及术后水肿等并发症[1-4]，导致患者与医师之间对是否采用该技术产生巨大分歧[5]。为了克服骨皮质切开术的这些缺点，一种计算机辅助设计和制作3D手术导板结合超声骨刀的技术被提出。它可在不翻瓣微创的前提下精确完成骨皮质切开，缩短手术时间，减轻患者术后不适，加快牙齿移动。现就3D手术导板结合骨皮质切开术的发展进程、临床应用及适应证选择予以综述。

1 骨皮质切开术的生物基础及分子机制

Bryan在1893年首次提出骨皮质切开术的概念，1959年Kole[6]详细介绍了骨皮质切开术，提出“骨块移动理论”，认为牙齿随骨块的移动而移动。随后Frost[7-8]研究发现在骨性手术部位局部破骨细胞和成骨行为增加，随着骨转移的增加区域骨密度下降，区域加速现象在手术后几天内开始，通常1～2个月达到峰值。

骨皮质切开术的生物基础是局部加速现象。局部加速现象是一种短暂、局部的组织重建现象，该区域细胞、组织等受到刺激后开启细胞调节机制，打破破骨细胞与成骨细胞的平衡，由此牙槽骨改建，从而加速牙齿移动[7-8]。Wilcko等[9]和Wang等[10]提出骨皮质切开后牙齿加速移动的原因是局部区域伤口愈合过程中所产生的短暂脱矿-再矿化的局部加速，同时通过放射学证明骨皮质切开后骨质疏松状态下能观察到局部加速现象，研究发现局部加速现象开始于骨皮质切开后的数天，一般维持4个月，在6～24个月内消退。提示接受骨皮质切开患者的最佳正畸时间为术后4～6个月，超过6个月牙齿移动的速率将会逐渐衰退。同时，研究发现局部加速现象不仅存在于骨骼、软骨等硬组织，也存在于软组织[11]。Dibart等[11]使用大鼠模型观察骨皮质切开后骨组织的变化发现，在牙齿加速移动过程中，骨脱矿现象及破骨细胞的数量大量增加，表明超声骨刀切开骨皮质和牙齿移动是一种协同作用。

对于骨皮质切开术分子机制的研究较多，目前为大多数学者所认可的是成骨细胞内相关因子基因表达的改变。骨皮质切开加速正畸牙移动的分子机制主要是通过两条通路来影响核因子κB受体活化因子配体、巨噬细胞集落刺激因子、骨保护素等细胞因子的生成，从而干扰破骨细胞的分化过程[12]。一方面，由于切开骨皮质改变牙周血流，加剧了牙周内微环境的缺氧，增加了成骨细胞内血管内皮生长因子等因子表达，使成骨细胞增多，作用于上述3个因子；另一方面，由于局部组织受到创伤，引起炎症反应，释放促炎因子作用于上述3个因子。最终这两个过程促进破骨细胞分化，加速牙齿移动。

2 3D导板结合骨皮质切开术的发展进程及优势

2.13D导板结合骨皮质切开术的发展进程 1959年，Kole[6]提出第一代骨皮质切开术式：对目标牙颊(唇)、舌(腭)侧牙龈翻开全厚瓣行骨皮质完全切开后根尖水平截骨的术式。Wilcko等[9]在前人研究的基础上认为只需对唇侧骨皮质切开就能达到加速牙齿移动的目的，并将骨皮质切开与植骨术结合，取得了良好的治疗效果。

Kim等[13]提出了一种微创骨皮质切开的方法：使用锤子对加强手术刀加压穿过牙龈和皮质骨，完成骨皮质切开且无需翻瓣。但该技术存在明显缺陷，由于创口空间过小无法将软、硬组织移植物放入并且术后常引起患者头晕，因此没有被广泛应用。

超声骨刀骨皮质切开术是基于皮质骨切开术的改良术式，将超声骨刀技术应用于传统骨皮质切开术中，以创造一种有利于牙齿快速移动的环境。早期尽管该技术非常有效，但由于创伤性较大，常引起患者术后不适及并发症，没有被患者和牙科医师广泛接受[14]。Dibart等[15]提出一种改良的骨皮质切开术，该术式无需翻瓣，只需在唇侧两牙间的附着龈上做垂直切口，再用超声骨刀行骨质切开。该术式可以明显缩短手术时间，减轻患者术后不适，实现微创与效率的结合。

随着数字化信息技术的发展，3D打印技术出现。3D打印是以计算机辅助设计和制作技术、激光技术、计算机数控技术以及新材料技术为基础发展起来的一种基于计算机三维数字成像技术和多层次连续打印技术制造实体模型的创新方法。近年来常用于口腔种植、正颌外科、口腔修复等领域[16]。Milano等[17]提出微创骨皮质切开术结合3D导板的技术，在切口的精确度上有了明显提升，可最大限度地保护患者的牙周组织。

2.23D手术导板结合骨皮质切开术的优势 传统骨皮质切开术需将颊侧或颊腭侧牙龈翻开，手术创伤大，时间长，术后常易引起疼痛、水肿和感染等并发症[4-5,18-19]。3D导板结合微创骨皮质切开术可以根据每例患者的特点设计不同的手术切口位置、长度和深度。术前将患者锥形束CT数据资料引入特定软件系统，创建上下颌牙弓三准模型，根据不同虚拟视角避开主要解剖结构，制作并打印3D导板。在手术过程中利用3D导板进行手术切开位置标定，使用超声骨刀直接将骨皮质切开，术后实际切口与设计前基本上一致，可明显缩短手术时间，提高切开精准度，减轻患者术后不适[20-24]。术中运用超声骨刀可以减少创口出血，减少对周围组织损伤，使手术区域视野清晰，骨皮质切开时间缩短，减轻术中不适感[25-26]。

3 3D手术导板设计及临床应用

3.13D手术导板的设计及操作过程

3.1.13D手术导板的设计 ①软组织信息获得：制取初印模，印模边缘尽量延伸至前庭穹窿，唇、舌系带位置准确，并制作个别托盘。通过制作的个别托盘取硅橡胶二次印模，灌注石膏模型，利用3D扫描系统(Easg Optical 3D Scanner Open Technologies，Rezzato，Bs，Italy)获得软组织信息，并转换为STL格式保存[27-31]。②硬组织信息获得：将带标记的阻射性托盘放入患者口内拍摄锥形束CT获得上下颌牙弓骨组织信息，并转换为STL格式，使用3D建模软件mimics(Materialise，Leuven，Belgium)建立牙弓骨组织外形。随后利用3D制作软件Cortex(media Las，Milano，Italy)将软、硬组织信息以点对点的方式重叠，获得数字化图像(Dicom)，并将牙弓三维模型以STL格式保存[27-31]。③导板设计：使用3D制作软件Cortex设计导板，导数范围不能超过模型边界，一般延伸至上下颌第二磨牙，或根据医师要求局部设计。导板覆盖至上下牙咬合面保证术中固位稳定。超声刀骨垂直切口位于两牙牙根之间，平行于牙体长轴，宽约1 mm，长度高于牙槽峭顶2 mm，且超过根尖2 mm[1]。近年来，一些学者认为手术切口长度一般为4～5 mm即可[32-34]。④导板打印：打印3D手术导板，使用Objet 30 ortho Desk 3D打印机可选择树脂或有机玻璃作为导板材料(Stratasys，Eden Prairie，MN，USA)[27-31]。

3.1.2手术过程 局部浸润麻醉后，放置3D导板，导板在口中覆盖后牙咬合面以及前牙切缘，延伸至前庭穹窿。嘱患者轻轻咬合，检查导板稳定性。术中患者保持上下牙接触，维持牙尖吻合，达到整体稳定关系。使用15号刀片进入导板沟槽内作垂直切口至牙槽骨骨面，超声骨刀沿之前切口行骨皮质切开达骨髓质即可[27-31]。

3.23D导板结合骨皮质切开术的临床应用

3.2.1患者接受程度 传统骨皮质切开术由于手术时间长，手术创伤大，术后疼痛不适等情况常导致患者放弃此治疗方案。不翻瓣的骨皮质切开术配合3D手术导板可提高切口精确度，只需在附着龈上做垂直切口，骨组织切除足够，软组织损伤较小，神经组织损伤风险也大大降低，由于能够缩短治疗时间，减轻术后不适反应，在口腔任何部位均可进行，患者更容易接受[17,31]。Dibart[35]提出可在手术垂直切口下形成隧道，进行软、硬组织移植，改善患者牙周健康状况，使医师对治疗方案的选择更加灵活。

3.2.2牙周组织情况及术后反应 国外学者应用口腔健康影响程度量表(OHIP-14)对接受微创骨皮质切开患者的生活质量进行调查得出结论：患者术后生活质量没有受到明显影响，部分人员2年后生活质量得到提升，该技术具有较高的可接受性[28,36]。有学者提出微创骨皮质切开术适用于成人牙龈退缩，牙龈为薄生物型的患者[29-30]。Cassetta等[28,36]通过临床研究证明接受微创骨皮质切开后的患者牙周组织情况(牙龈指数、探诊深度、牙根吸收)与治疗前比较差异无统计学意义，未观察到牙龈及牙齿受损情况，也没有出现牙根吸收的现象。

3.2.3牙齿移动速率 目前有关骨皮质切开加速正畸牙移动速率的研究已经证实该方法能够加速牙齿的移动，缩短正畸时间[34,37-40]。国外学者通过随机对照研究发现运用骨皮质切开术可将正畸疗程缩短30%～66%[34,37-40]。一些病例报道中证实骨皮质切开可加速牙齿的移动[28]。但有关临床对照研究较少，牙齿移动速率的具体数值仍不明确。因此，还需要更多高质量的临床随机对照研究进一步提供参考依据。

3.2.4切口精确性 在3D导板制作设计及手术过程中临床研究人员即使谨慎细致，仍然不可避免地出现误差。部分学者通过分析3D导板术前设计的虚拟图像和术后实际切口位置，发现实际切口对应虚拟切口平均误差为0.67 mm，切口深度的平均误差为0.54 mm[27]。由此得出结论，虽然3D手术导板对于微创骨皮质切开术是最可靠的，但仍需保持距周围组织1.5 mm的最小安全距离。

4 适应证及影响因素

4.1适应证及注意事项 3D手术导板只是最大限度地保护牙周组织，如果牙根相距太近，牙根弯曲明显，牙根凸度过大等也有可能造成手术中损害。微创骨皮质切开术的运用也要求掌握适应证[15,36,41-42]：①牙槽骨量充足的安氏Ⅰ类、Ⅱ类患者缩短正畸时间；②牙列轻、中度拥挤的患者；③局部正畸治疗需要推磨牙向后、尖牙后扎的患者；④只需要少量骨组织或软组织移植的患者。

临床研究发现，手术过程中由于导板沟槽阻碍可能出现骨质碎屑引流不畅或手术器械冷却缓慢的现象[29,36]。超声骨刀切开的112个位点中有28个出现过热损害，提示在手术中需要注意骨刀切口的连续性，不可在一点停留过长时间或用力加压，保持碎屑的引流，及时对手术器械冷却处理。

4.2手术效果的影响因素 微创骨皮质切开术已被证实可加速牙齿的移动，但仍存在一些争议。Charavet等[34]研究认为利用骨皮质切开术可缩短43%的正畸时间，但Uribe等[43]研究则认为传统正畸治疗时间与骨皮质切开辅助治疗的时间基本一致。Uribe等[43]临床研究中选择的研究对象前牙牙列拥挤程度较轻，局部加速现象较难观察到，而在前牙牙列拥挤较重的患者局部加速现象明显，牙齿移动速度快于传统正畸治疗的患者。由此提示患者的个体差异会造成治疗效果的多样性，应根据患者自身情况选择最佳的骨皮质切开技术。

综上，3D手术导板结合微创骨皮质切开术相比于传统骨皮质切开术有其自身独特的优势，对牙周组织也不会造成明显影响。但对于需要横向扩弓、大范围移植软、硬组织的患者效果不如传统骨皮质切开术，临床选择应遵循适应证。术中对超声骨刀合理应用，防止热损伤出现。

5 小 结

骨皮质切开术作为一种缩短正畸时间的新兴技术，已被国内外研究证实具有良好的治疗效果。但是传统骨皮质切开术存在手术时间长、术后患者不适感明显等缺点，经改善后的微创骨皮质切开术结合3D导板可缩短手术时间，提升切口准确度，减少患者术后不适，最大限度地保护牙周组织，患者接受度高。临床上应结合其适应证合理运用，特别是在术中应避免热损害出现，注意引流液的通畅及手术器械的冷却。未来如何将微创与获得足够软、硬组织移植空间结合起来也是研究人员需要关注的重点。目前关于微创骨皮质切开术结合3D导板的基础研究和临床随机对照研究较少，需要更多高质量的研究得到更明确的结果。