3D打印个性化钛网引导种植区骨再生的临床并发症研究

邓 磊，雷雨晨，陈 岗，王 超，黄海涛

引导骨组织再生(guided bone regeneration，GBR)因其技术的复杂性一直以来是口腔种植外科研究的热点及难点问题之一[1-2]。Boyne等[3]1969年尝试将钛网用于重建大范围不连续骨缺损，因其良好的机械性能和稳定的支撑作用，在GBR治疗中被广泛应用，但是在传统钛网的应用中也发现其存在一些缺点：如与牙槽骨形态不贴合、需术中弯制延长治疗时间、尖锐的边缘和对黏膜的张力易导致钛网暴露等[4-6]。随着3D打印技术的发展，出现了3D打印个性化钛网，并且已有动物实验表明3D打印个性化钛网较传统钛网钛网操作时间更短、暴露率更低[7]。但是，因钛网本身其疏水的特性，直接与黏膜接触愈合，仍然会存在钛网暴露的风险。此外，在移除钛网后骨移植物表面有时会观察到一层结缔组织，Boyne等[8]将其定义为“假骨膜”，这是由于成纤维细胞的侵入及钛网的微动形成的，“假骨膜”可能占据0～2 mm厚度的成骨空间[9-10]，影响新骨的形成及改建，二期手术时需要刮除骨移植物表面的纤维结缔组织，不仅增加了手术时间及复杂性，还会导致一些新骨的丧失[11]。因此，3D打印个性化钛网带来良好骨增量效果的同时，其术后并发症仍然是值得关注和研究的问题。

1 资料与方法

本研究为前瞻性队列研究，研究经大连医科大学附属第一医院伦理委员会批准，并获得所有患者的知情同意。所有手术均由同一位经验丰富的种植医生操作。这项研究是根据2013年修订的《赫尔辛基宣言》进行的。

1.1 一般资料

选择2019年9月至2021年7月于大连医科大学附属第一医院口腔科就诊的9例患者(9个植骨部位，24个缺牙位点)，3例男性，6例女性，年龄(45.6±8.0)岁。所有患者分别有一颗或多颗牙齿缺失，均采用了3D打印个性化钛网进行引导骨再生。

纳入标准：①年龄>18岁；②种植区骨量严重不足；③无牙龈炎及重度牙周炎；④患者要求种植修复；⑤无严重全身系统性疾病；⑥患者同意用3D打印个性化钛网进行骨增量手术。

排除标准：①口腔卫生较差；②头颈部有放射治疗史，或目前正进行抗肿瘤化疗；③现有或过去进行静脉注射双膦酸盐治疗；④心理或精神问题；⑤吸烟>10支/d，且控制较差。

1.2 试验材料及软件

Osstell2000种植机，锥形束CT(KaVo Dental)，On Demand 3D Dental软件，数码相机。

阿替卡因肾上腺素注射液(1.7 mL，法国碧兰公司)，3D打印个性化钛网，人工骨粉(登腾)，可吸收生物胶原膜(海奥)，4-0带线缝合针，常用种植外科手术器械、植骨专用器械(环形取骨钻、去骨钻、微型钛钉及钛钉夹持器)，复方氯己定含漱液。

1.3 方法

1.3.1 术前准备 了解患者全身健康状况，排除种植手术的禁忌证。获得患者主诉，了解缺失牙原因、缺牙的时间，完成口内外相关术前检查。所有患者在术前1周接受1次口腔基础治疗，包括口腔卫生指导及全口牙龈上洁治。在外科手术开始之前，所有患者经过定期的牙周维护后均表现出良好的菌斑控制(全口菌斑指数<25%[12])。同时，为患者行相关影像学检查，通过CBCT对患者术区剩余牙槽骨进行术前评估(图1)。

A：术前口内唇面观；B：术前口内面观；C：术前CBCT轴状面；D：术前CBCT矢状面

1.3.2 个性化钛网的设计与制作 将患者术前CBCT影像数据导入Mimics Research 软件进行三维重建，将重建的三维模型输入3-Matic软件，以修复和生物学为导向模拟植入种植体(图2A)，应用Geomagic软件虚拟重建牙槽骨轮廓，设计骨增量范围使种植体唇腭侧各有约2 mm厚度的骨量，种植体平台冠方有1 mm骨量，模拟骨增量的范围确定后，以此作为钛网的轮廓(图2B)。通过3-Matic软件设计每例患者的钛网模型，其中钛网厚度设计为0.3 mm，孔径为2.0～4.0 mm。此外，钛网边缘应距离重要解剖结构至少2 mm，避免损害邻牙、神经及血管等结构。最后，将个性化钛网模型导入三维打印机，以医用级钛合金粉末为原料制备个性化钛网。打印后制件表面存在少量毛刺，经酸蚀抛光后表面光滑。在模型上试戴个性化钛网(图3)，观察其与牙槽嵴贴合性。术前所有个性化钛网均经高温高压

A：模拟植入种植体；B：三维重建骨弓轮廓

A、B：数字化技术设计个性化钛网；C、D：模型试戴个性化钛网

灭菌。

1.3.3 手术方法 嘱患者术前含漱10 mL复方氯己定含漱液2 min。患者经口外及口内消毒后，植骨区使用阿替卡因肾上腺素注射液局部浸润麻醉，沿缺损区牙槽嵴顶作切口切至骨面，若术区为下颌后牙区且远中无邻牙，则牙槽嵴切口的远中延伸到磨牙后垫处2 mm的范围内。在距离手术区域至少一个牙位作近远中向的垂直切口达前庭沟。切开后用骨膜剥离器翻全厚瓣，翻瓣区域超过膜龈联合，至少超过骨缺损区5 mm，暴露植骨区骨面。用刮匙清除术区所有软组织残留，小球钻钻孔进行植骨区骨面去皮质化。术中可于黏骨膜瓣底部，以垂直或者60°角方向连续切开骨膜至黏膜下层，深约1 mm，分离黏膜下层，将龈瓣冠向推进以进行黏膜减张。完成减张后，对照术前设计试戴3D打印个性化钛网，使其贴合骨面，尝试拉拢唇(颊)舌(腭)侧黏骨膜瓣，检查切口能否实现在无张力下关闭。在保证重要解剖结构和邻牙牙根安全的情况下，用环形取骨钻于拟进行骨增量位点根方及周边取适量自体骨。将自体骨块研磨成颗粒状后以1∶1比例与人工骨植入物混合，固定3D打印个性化钛网后，将骨移植材料填埋于钛网与骨壁形成的空间内，并高于钛网表面1 mm，于骨移植物表面覆盖可吸收性胶原膜后，将软组织瓣复位，用水平褥式及单纯间断缝合方式关闭牙槽嵴顶中央切口，用改良垂直褥式缝合方式关闭牙龈乳头切口，用单纯间断缝合方式关闭垂直释放切口(图4)。

A：翻瓣暴露植骨区域并修整骨面；B：试戴3D打印个性化钛网；C：将自体骨与人工骨移植材料1∶1充填缺损区并覆盖钛网表面1 mm；D：骨移植材料表面覆盖可吸收性胶原膜

1.3.4 术后医嘱 术后嘱患者服用抗炎药物1周，术后24 h用0.12%氯己定含漱液含漱，3次/d，直至拆线。术后2周拆除术区缝线，按时随访，术后6～9个月进行二期手术移除钛网，同期植入种植体。

1.3.5 临床效果评价 观察患者术后2周、1个月、3个月、6个月及9个月时植骨区域愈合情况，对患者愈合期并发症进行评价。愈合期并发症包括软组织愈合及移植骨愈合并发症[13]。软组织愈合由移植区软组织的初期愈合而决定，术后两周拆除缝线前观察是否有软组织坏死、化脓或钛网暴露。移植骨愈合是术后1、3、6、9 个月时观察患者植骨区是否有钛网暴露及周围软组织感染。在随访期间为患者提供口腔健康指导，并根据患者的情况进行必要的治疗。

2 结 果

9例患者完成了9个术区(24个缺牙位点)的骨增量手术。骨缺损区植入的移植材料均为1∶1的自体骨颗粒与人工骨颗粒混合物，均用3D打印个性化钛网进行骨增量，并用1～2个螺钉固定(平均1.8个)。6～9个月(平均7.6个月)的愈合期后拆除钛网。表1为患者手术治疗及术后并发症的信息。

表1 患者治疗信息Tab.1 Patients’ treatment information

9例患者中有1例患者(编号2)术后出现暂时性颏部皮肤麻木，6个月时缓解，9个月时麻木感基本消失。2例患者(编号1、6)术后14 d拆线时创缘裂开约2 mm，仅有可吸收膜暴露，无钛网暴露及感染，予以漱口水含漱保持口腔卫生，术后1个月复诊时软组织愈合，术后3、6个月的随访过程中未见钛网暴露及周围软组织感染；其余7例患者愈合期未见软组织裂开、钛网暴露及感染等并发症发生。拆除钛网时术区切开翻瓣后可见部分钛网表面覆盖骨移植材料，拆除钛网后移植骨表面未见纤维结缔组织形成(图5)。

A、B：随访过程中术区黏膜愈合良好；C：术区成骨效果良好，骨弓轮廓恢复，可见部分钛网表面覆盖骨移植材料；D：拆除钛网后骨表面未见纤维结缔组织形成

3 讨 论

在应用GBR技术时，如骨缺损较大，只采用可吸收胶原膜覆盖骨粉往往存在折叠塌陷的风险，无法维持足够稳定的成骨空间，从而导致GBR治疗的失败[14-15]。传统钛网虽能弥补胶原屏障膜的缺点，但是需术中手工弯制延长了手术时间，而且其尖锐的边缘易造成黏膜损伤，从而也增加了钛网暴露的风险。3D打印个性化钛网相较于胶原膜和传统钛网，其良好的机械性能不仅可以在水平向和垂直向上为骨再生提供稳定而充足的成骨空间；同时也能完美贴合牙槽骨原有的轮廓外形，防止黏膜受压影响植骨材料的稳定性的同时，也不会损伤黏膜而造成钛网的暴露[16-17]。因此，3D打印个性化钛网被认为是更加精准化和微创化[18]。

目前3D打印个性化钛网应用中最主要的并发症仍然是钛网暴露的问题[19]，而以往的文献表明，应用传统钛网进行骨增量时暴露率为0～52.7%[20-21]，应用预制钛网进行引导骨再生时暴露率为7.7%～33.0%[22]。钛网暴露的可能原因有两方面：一方面是钛网材料本身的特性决定的，其表面的化学组成和微观几何结构决定了材料的疏水性，当钛网与黏膜直接接触，软组织沿着钛网孔隙向下生长便会导致钛网暴露；另一方面原因可能是术区感染、切口裂开、尖锐牙槽骨骨壁、尖锐钛网边缘以及严重的吸烟史等[23]。在本试验中，9例患者(9个植骨部位)在愈合期内无钛网的暴露及周围软组织感染等并发症，分析能明显降低钛网暴露的原因主要有以下几点：①与传统钛网相比，3D打印个性化钛网避免了钛网切割后锐利的边缘对软组织的刺激及弯曲后对软组织张力，降低了钛网的暴露率，同时3D打印个性化钛网无需术中弯制，手术时间相对缩短，减少了术区暴露时间，降低了感染的风险，降低了钛网暴露的可能性；②与预制钛网相比，3D打印个性化钛网的精确度更高，与植骨区域内牙槽骨的贴合性更高，降低了钛网对其上方软组织的张力，因此暴露率较预制钛网降低；③本试验在个性化钛网上方覆盖了骨移植物及可吸收膜，双重隔离具有疏水特性的钛网，避免软组织与钛网直接接触而导致软组织与钛网空隙下方的移植物紧密接触，使钛网上方黏膜张力变大引起钛网暴露；④由于钛网越厚，其上方覆盖的黏膜的张力越大，而导致暴露率增加[24]。而在本试验中使用厚度为0.3 mm的个性化钛网，在愈合过程中钛网厚度足以抵抗弯曲和微运动，有足够的强度防止外力的压迫，对黏膜的张力较小，降低了暴露率[25-26]。

此外，本试验中9例患者中有1例患者术后出现暂时性颏部皮肤麻木。出现这种情况的主要原因是患者35、36、37缺失时引起牙槽骨吸收，导致颏神经位置上移，暴露术区过程中手术剥离，术中植入物压迫及术后水肿对颏神经产生刺激，造成术后暂时性颏部皮肤麻木，未对患者进行特殊处置，随访观察发现6个月时缓解，9个月时麻木感基本消失。2例患者术后14 d拆线时创缘裂开约2 mm，仅有可吸收膜暴露，无钛网暴露及感染，予以漱口水含漱保持口腔卫生，术后1个月复诊时软组织愈合，术后3、6个月的随访中未见钛网暴露及周围软组织感染。分析创缘裂开的主要原因是术中对黏膜减张不够，导致部分区域黏膜张力过大。由于软组织裂开范围较小，同时在其下方的可吸收膜的屏障作用下无钛网暴露及感染，再通过使用漱口液降低感染的可能性，促进了软组织的愈合，在随后的随访过程中未见钛网的暴露及周围组织感染的并发症发生。

6～9个月的愈合期后移除个性化钛网，在骨移植物表面未见明显纤维结缔组织形成。本试验中骨移植物表面未见明显“假骨膜”形成的原因可能有以下两方面：①在钛网表面覆盖骨移植材料及可吸收性胶原膜。Her等[27]认为与使用小孔径(<2 mm)的钛网相比，大孔径(> 2 mm)钛网的使用导致更多的软组织向内生长，并且研究表明即使在钛网表面盖可吸收膜也不能阻止或减少软组织的侵入[28-29]，因此在使用大孔径的钛网进行骨增量时，在钛网上方覆盖骨移植材料，不仅有利于成骨，同时减少了成纤维细胞侵入的空间，在骨移植物表面覆盖可吸收膜，形成阻止软组织进入缺损区的屏障。②3D打印个性化钛网的精确性高，与植骨区牙槽嵴贴合性好，固位后减少了钛网的微动。Proussaefs等[30]提出，钛网的微动可以诱导结缔组织和肉芽组织的形成。本试验中所使用的固位钉的数量平均为1.8，Sumida等[31]指出传统钛网所用固位钉的数量平均为3.23，与传统钛网相比，3D打印个性化钛网所用固位钉更少，即与增量区域牙槽骨贴合性更好，固位后钛网微动更小，减少了骨移植物表面纤维结缔组织的形成。

综上所述，目前针对植入钛网术后带来的并发症，我们除了要做好围手术期预防感染的措施，优化3D打印个性化钛网的厚度、质量及孔径大小等参数外，还需注意术中合理的设计切口，采用过量骨粉植入联合可吸收性胶原膜的覆盖，双重隔离钛网与黏膜的直接接触，最后充分减张缝合软组织，必要时行软组织移植术，从而可以有效减少切口裂开、钛网暴露以及感染等并发症。