影响数字化种植导板引导种植手术精度的因素

吴秦，白石柱

1.商丘医学高等专科学校 口腔医学院，河南 商丘 476000；2.第四军医大学 口腔医学院 数字化口腔医学中心 军事口腔医学国家重点实验室 口腔疾病国家临床医学研究中心 陕西省口腔疾病临床医学研究中心，陕西 西安 710032

引言

随着口腔医疗技术的发展，应用种植技术修复缺失牙已成为一种临床常规治疗手段，该项技术的难点之一是如何通过外科手术在不损伤术区毗邻重要解剖结构的前提下准确将种植体植入到患者颌骨内的预设位置上，研究表明，种植手术导板技术能有效解决这一难题[1]。与“自由手”种植术相比，该技术可以提高种植手术的准确性[2]，同时缩短手术时间、减少手术创伤、实现术后即刻修复[3]，但该技术包括颌骨和牙列三维数据采集、种植体位置设计、种植导板制作、种植手术实操等步骤，每个步骤中误差的叠加会最终导致种植体的实际位置与预设位置间出现偏差[4]，该偏差称为种植导板的引导精度，通常以种植体肩部线性偏差、种植体尖点的线性偏移、种植体长轴的角度偏差等参数来衡量。基于此，本文旨在通过梳理相关文献，对影响种植导板引导精度的因素进行综述，以期为相关领域的研究提供参考依据。

1 术区影像资料

术区影像资料是种植导板设计的基础，其质量直接影响后期种植导板的精度。与多层螺旋CT相比，锥形束CT（Cone-Beam Computed Tomography，CBCT）具有放射剂量小、成像精度高、费用低等特点，目前被广泛应用于口腔医学领域，并已成为在种植术前获取术区硬组织三维信息用以指导种植导板设计的主要检查手段[5]，但CBCT影像与实际测量值之间存在0.04～0.68 mm的偏差[6]，偏差的产生除受CBCT成像系统本身软硬件配置影响外，还受拍摄时所选参数影响，小的体素尺寸和扫描视野会增加图像的空间分辨率，进而提高图像准确性[7]，但减小体素尺寸会导致辐射剂量增加，不利于患者身体健康[8]；另外，检查期间由于患者运动或口内金属修复体产生的伪影掩盖检查区域解剖结构的影像形态，致使牙槽骨与其他组织间的解剖边界难以准确识别[1,9]。上述因素造成CBCT影像失准，进而影响以CBCT影像生成的三维模型为基础制作的种植导板的精度[10]。目前，在CBCT成像中，尚无减少种植体周伪影的方法，这也是术后采用CBCT影像评估导板引导精度时产生偏差的根本原因之一[11]。由于CBCT具有电离辐射，多次重复拍摄可能会增加甲状腺癌和脑膜瘤的发生风险[12]，鉴于此，Hilgenfeld等[13]和Nakamura等[14]研究了基于牙科MRI获取的口颌三维影像数据进行种植规划和导板设计的方法，结果表明，这种方案与基于CBCT影像设计的种植导板间的精度无统计学差异；Flügge等[15]也认为，基于牙科MRI图像设计的种植导板可以满足临床要求，但还需进一步临床研究以确定其精度。

2 种植导板的类型及制造方法

2.1 种植导板的类型

按照不同支持方式，导板可分为牙支持式导板、黏膜支持式导板、骨支持式导板以及牙-黏膜混合支持式导板[16-17]，研究发现，不同支持形式的导板间精度存在差异，其中牙支持式导板精度最高[18]，而骨支持式导板精度最低[19]，出现这种情况的原因如下，一方面骨支持式导板在口内就位时会受到一些软组织的影响，无法完全就位于预定位置[21]；另一方面这类导板在术中引导钻孔时还经常会发生移动[20]。然而也有研究认为，与牙齿和黏膜支持的导板相比，骨支持式导板的精度更高，可能的原因是，与其他2种形式的导板相比，骨支持式导板中引导管距离骨面的距离更近[22]。

2.2 导板的制造方法

导板制造过程中产生的偏差可能导致其引导的种植手术出现偏差，进而使种植体实际位置偏离规划位置。对热塑成型和3D打印2种方法制备的导板进行体外比较的研究表明，两者间的精度存在显著差异，但均在临床可接受的范围内[23]。Kemen等[24]研究证明，3D打印导板的精度比一种在实验室基于物理标记将虚拟规划转换至现实的方法所制造出的导板的精度更高；Henprasert等[25]研究表明，分别由铣削和3D打印制造的牙支持式导板间精度无统计学差异，但相比于铣削制造，3D打印具有材料浪费少、制作时间少，即具有降低成本提高效益的优势；Kessler等[26]研究发现，在游离端缺牙情况下，铣削和3D打印制造的牙-黏膜混合支持式导板的精度间存在差异，以铣削法为优；Sun等[27]研究认为，对于单牙种植，熔融沉积技术（Fused Deposition Modeling，FDM）制造的导板与3D打印导板精度相似；Pieralli等[28]也证明，分别由FDM与立体光刻技术（Stereolithography，SLA）制造的导板精度相似。

2.3 导板的固有偏差

由种植导板各构件之间以及和钻针间的机械配位公差所引起的种植导板的引导偏差即种植导板的固有偏差。种植导板一般由定位板（与组织接触起固位和稳定作用）、套筒（嵌入定位板中）和引导管（插入套筒中引导钻针方向并限定钻深）3个构件组成。为使各构件顺利组装到位，并保证钻针能在引导管内旋转顺畅，需要在它们之间预留公差，即套筒内径略大于引导管外径，引导管内径略大于钻针外径，但这些公差的存在会削弱导板对钻针的限制作用，导致钻针摆动，引发偏差[22]。研究证明，引导管高度为5 mm时，导管和钻针间直径差0.1 mm，会导致1 mm的精度偏差[29]，这种偏差可随公差的减小而显著减小，但不可避免[30]。Laederach等[31]在体外实验中评估了4种不同导板系统的精度，结果显示，轴向角度偏差0°～5.64°，尖端偏差0.01～3.2 mm，肩部偏差0.01～1.60 mm，并认为影响导板精度的因素与所用的工具系统无关，而与导管和钻针间公差有关，公差越大偏差越大。此外，Koop等[32]研究发现，套筒距离牙槽脊顶的距离越大偏差越大，套筒直径增加0.1 mm，套筒距离骨面的距离为3 mm和5 mm，钻孔冠根方的线性偏差及角度偏差变化均较小，而当套筒到骨面的距离变为7 mm和9 mm时，套筒直径增加0.1 mm，偏差显著增大。Kholy等[33]进行的体外研究表明，在其他参数不变的情况下，引导管在套筒外的高度从1 mm增加至3 mm可显著减小导板的角度和线性偏差。

3 术中影响导板精度的因素

3.1 种植导板的稳定和就位

种植导板在口内能够就位于术前规划位置并具有良好的稳定性，是保证手术安全、精准的前提，且导板的稳定性和就位情况对手术精度有重要的影响。如D’Haese等[34]指出，导板引导的上颌无牙颌种植手术的偏差很大程度上来源于导板的就位状况不理想，因此为了改善无牙颌上导板的就位，导板在术中通过咬合记录就位于颌骨上后，需用至少3颗微螺钉将其锚定在颌骨上[35]。Tahmaseb等[36]建议，在无牙颌种植术中使用微种植体支持导板，可以提高手术的精度。黏膜厚度也是影响导板引导无牙颌种植手术精度的重要因素之一，黏膜厚度越厚导板引导的手术精度越低[37]，局麻手术造成的黏膜肿胀也会影响导板的就位，从而造成精度下降[38-39]。Pettersson等[40]认为，导板引导的无牙颌种植手术的精度低于导板引导的牙列缺损的种植手术，原因主要是前者缺少刚性结构（牙）的支持致使导板无法实现准确就位。一项对影响导板稳定性因素的研究发现，导板的稳定性与支持牙数有关，余留牙越少，导板稳定性越差、精度越差[41]。Kholy等[42]研究表明，由4颗牙支持的导板的引导精度与全牙弓支持导板的精度相同，而2颗牙支持的导板的偏差明显偏高。

3.2 术区位置

使用导板引导手术时，术区的位置差异也会对导板精度产生影响。一项Meta分析[43]研究显示，导板引导的分别植入上颌骨和下颌骨的种植体的角度偏差间存在统计学差异，而冠、根方的线性偏差间无统计学意义。Vercruyssen等[44]研究发现，导板引导的手术在上颌的偏差小于下颌，在上颌后部和左侧的偏差较前部和右侧高，潜在的原因是下颌骨的支持面积小于上颌骨，致使导板在下颌的稳定性不如上颌，而Cristache等[4]研究了导板引导手术植入的65颗种植体（上颌33颗，下颌骨32颗）的精度后发现，下颌精度优于上颌，这与Sun等[45]的研究结果一致。Vasak等[46]也发现，下颌导板引导手术的偏差较小，并且下颌前部种植体的准确度最高，下颌后部种植体次之，上颌后部种植体准确度最低，Tallarico等[47]也观察到，前牙种植体比后牙种植体具有更高的准确度。这种差异主要受开口度和视野的影响，Fang等[48]指出，使用导板引导后牙种植时，操作会受开口度和颊部软组织影响，使后牙手术的精度不如前牙。然而Naziri等[49]在分析了导板引导手术植入的246颗种植体（上颌98颗，下颌138颗）的情况后发现，在植入部位之间精度无统计学差异。此外，Derksen等[50]研究表明，术区缺牙5～6颗的情况比缺牙超过7颗时的导板精度高，导板引导下植入在游离端远中的种植体的精度低于植入在近中的。

3.3 术区骨密度

研究表明，术区骨密度差异也是影响导板精度的潜在因素之一。Cassetta等[51]发现导板引导的手术在骨密度低的位点实际植入比规划的深，而骨密度高的位点实际植入比规划的浅，此外，Cassetta等[22]的另一项研究表明，角度偏差与骨密度呈现线性相关，这是因为骨密度越高，发生在钻孔起始阶段的角度偏差越难被纠正，骨密度高也容易使钻针和导管间产生更大的摩擦力，致使导板发生旋转。Derksen等[50]也认为，术区骨密度高会产生更大的角度偏差，而Ozan等[52]研究发现，骨密度低会导致更大的角度偏差，认为这可能与用“自由手”的方式旋入种植体有关。

3.4 种植体长度

种植体位于骨内的长度越长表明可以获得的骨结合面积更大，产生更好的稳定性。然而，王庆福等[53]研究表明，在引导管高度为5 mm的条件下，导板引导下植入长14 mm的种植体的尖端偏差显著高于8 mm及10 mm的种植体。同样Kholy等[33]研究表明，长度分别为14、16、18 mm的种植体在用种植导板引导植入时，偏差依次增大，并有统计学意义，且随着种植体长度的增加，根方出现了更明显的偏差，这是因为种植体长度越长，手术时需要更大的开口度，若开口度不足，引起钻针偏斜，使实际钻进路径与预定钻孔路径产生角度偏差，由几何原理可知，在角度偏差相同的情况下，种植体越长根尖部偏移的距离越大[3]。

3.5 术者的手术经验

在临床手术中，种植导板准确就位是基本前提，同时导板引导钻孔手术时还需保证导板不变形、无移动。这就意味着，具有更多临床经验熟悉手术操作技巧的术者在术中可能会更好地对以上情况进行感知和判断，防止手术偏差。一项体外研究发现[54]，经验较少的术者植入的种植体在垂直方向的偏差是经验丰富者的2倍。Cassetta等[55]研究表明，在使用导板的前提下，经验较少的术者植入的种植体在尖端和肩部的偏差也均大于经验丰富的术者。Marei等[56]开展的临床研究也显示，术者的经验会影响使用导板的准确性，使用导板引导手术并不能完全补偿术者经验不足而造成的偏差。因此，要保证导板引导种植手术的精度，经验和手术技巧仍是一个重要的前提。

4 总结

数字化种植导板技术是以3D成像技术为基础、贯彻以修复为导向的理念，并可实现微创美学修复的一种数字化技术产物，是当前种植修复领域研究的热点。种植导板的引导精度直接决定了其有效性，本文总结了影响导板引导种植手术的相关因素，这些因素存在于导板设计至使用的各个环节中，了解影响其引导精度的相关因素，可进一步提升临床医生对这一技术的认知，术前预估偏差利于术中采取合适措施自觉规避风险，从而提高导板引导种植的精度，最终实现对缺失牙精准、安全的重建。