计算机辅助设计导板修复上颌后种植体头部和角度偏离不影响
种植体的植入精度

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.20.007

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：
数字化牙种植技术：是当前种植领域顶尖的技术，用专业口腔CT对患者口腔进行数字化影像扫描定位后，影像会以3D的模式将牙齿、牙周组织、牙神经、牙槽骨等逼真地呈现在医生和患者面前。根据这些数据，医生可制定详尽的诊疗方案，患者也可在术前预先看到术后的效果演示。
牙种植体失败：当牙种植体出现以下任何一项情况是：①疼痛；②种植体松动；③X射线片上牙槽骨吸收超过种植体长度的1/2；④种植体周围龈沟液渗出增多；⑤种植体脱落。根据种植体失败的时间不同可分为早期失败和晚期失败。早期失败是发生在上皮长入和骨结合形成的障碍，在骨愈合期间形成了纤维结缔组织；晚期失败是发生在形成了骨结合后，在外力或者炎症作用下，骨结合被破坏。

摘要
背景：上颌后牙缺损修复可以采用种植牙技术，但以往的种植模板大多利用传统石膏模型完成，无法有效保证种植体植入的准确性，容易导致各种并发症的出现，影响修复效果。
目的：探讨计算机辅助设计和计算机辅助制作外科导板在上颌后牙种植修复过程中的应用效果。
方法：纳入30例上颌后牙牙列缺损患者，均实施种植修复治疗。经CT上颌骨扫描，利用计算机辅助设计/计算机辅助制造技术(computer aided design/computer aided manufacturing technology，CAD/CAM)制作外科导板，在导板辅助下植入种植体进行修复。植入后测量虚拟植入位置和实际植入的偏差情况，随访12个月，观察临床修复效果与患者口腔牙周组织情况。
结果与结论：①30例患者一共涉及36个CAD/CAM外科导板，经患者戴入口腔之后均获得稳定的固位效果；②36枚种植体，均在外科导板辅助下顺利完成准确的，植入过程未出现任何问题；③植入后种植体的虚拟植入位置和实际植入位置之间存在的头部偏离情况极小，不会对临床种植体植入精度产生影响；④植入前与植入后6及12个月患者的口腔牙周组织龈沟液、肿瘤坏死因子α、龈沟出血指数无明显变化；⑤结果说明在上颌后牙临床治疗过程中，利用CAD/CAM 外科导板进行种植体修复治疗会出现一定的种植体头部偏离和角度偏离现象，但并不影响种植体的植入精度，修复效果理想，且治疗后患者处于良好的牙周组织状态。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0002-7882-9009(袁治)

关键词: 组织构建, 骨组织工程, 计算机辅助技术, 计算机辅助设计, 计算机辅助制作, 种植牙技术, 外科导板, 种植模板, 上颌后牙, 修复, 云南省自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Maxillary posterior tooth defects can be repaired using the dental implant. However, implantation accuracy is not ensured by traditional plaster models used as implant template, which leads to the incidence of complications, and affects the repair effects.
OBJECTIVE: To study application effects of surgical guide plates designed using the computer aided design (CAD)/computer aided manufacturing (CAM) technology for the repair of maxillary posterior tooth defects.
METHODS: Implant treatment was performed in 30 patients with maxillary posterior tooth defects. Surgical guide plate was made using the CAD/CAM technology after CT scan of the jaw bone. The repair was conducted with guide plate assistant. The deviation between the virtual and actual implant position was measured after implantation. The clinical repair effects and periodontal tissues were observed during the 12-month follow-up.
RESULTS AND CONCLUSION: Thirty-six CAD/CAM surgical guide plates in 30 patients were stabilized after implantation. Thirty-six implants were emplaced precisely with the assist of the surgical guide plates. There was no any problem during the process of implantation. The deviation of the head between the virtual and actual implant position was very small, which did not affect the accuracy of implant placement. Before and 6 and 12 months after the repair, gingival crevicular fluid, tumor necrosis factor-α, and sulcus bleeding index were not obviously changed in the patients. Our results suggest that the implant head deviation and angle deviation appear during the repair process of maxillary posterior tooth defects using CAD/CAM surgical guide for dental implants; however, the implantation accuracy is not affected. The repair effect is ideal and periodontal tissue is in good status after implantation.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Dental Implants, Computer-Aided Design, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

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种植体的植入精度[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(20): 2933-2939.

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图/表（结果） 3

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引言

以往利用活动假牙进行后牙修复的时候，需要利用金属钩和基托起到稳定作用。因为没有牙根的支撑，它难以满足正常的咀嚼需求^[1]。不少患者表示，佩戴活动假牙时，经常出现假牙脱落的现象。另外，活动假牙部件多、体积大，在口腔里来回磨动，异物感强，影响正常发音，常会引起恶心，甚至会加速邻牙脱落^[2]。近年来，种植牙以媲美真牙的咀嚼性能和外观，被越来越多的牙缺失患者接受。种植牙由于深植于牙槽骨内，可承受正常的咀嚼力量，拥有类比真牙的牙周关系，因此更加坚固耐用^[3]。再者，如果术后护理得当，种植牙使用年限相对更久。相对于频繁更换的活动假牙，更值得患者选择。在进行种植修复的过程中，以往的种植模板大多利用传统石膏模型完成，无法有效保证种植体植入的准确性，容易导致各种并发症的出现，影响修复效果^[4]。随着数字化口腔种植技术的引进，口腔种植技术得到了长足发展。目前，运用数字化口腔种植，在植入前CT扫描中，即可在电脑中直观全面看到患者的牙槽骨及牙神经分布情况。然后，利用各种计算机辅助技术，医生可根据患者的口腔具体情况，制作数字化种植导板，精准控制种植的角度、位置及深度等，明显降低了传统种植手术单纯依靠医生经验进行“盲种”而带来的风险。将计算机辅助设计/计算机辅助制造技术(computer aided design/computer aided manufacturing technology，CAD/CAM)技术与外科导板结合在一起，可以制定出全面、针对性的治疗计划，有效提高种植的安全性和成功率等，以获得更为理想的修复效果。试验拟利用CAD/CAM技术，进行外科导板设计，并利用导板对上颌后牙缺损患者进行种植治疗。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods

1.1 设计回顾性病例分析。

1.2 时间及地点试验于2015年3月至2016年3月在云南省第一人民医院完成。

1.3 对象收集云南省第一人民医院2011年10月至2014年10月收治的上颌后牙牙列缺损患者。

纳入标准：①经临床诊断，确诊为上颌后牙牙列缺损^[5]。②口腔牙周一般情况良好。

排除标准：存在口腔牙周疾病者。

最终收集30例上颌后牙牙列缺损患者，其中男17例，女13例，年龄17-81岁，平均年龄(39.25±10.15)岁。试验经云南省第一人民医院医学伦理部门审核，并经批准，符合相关伦理学要求。试验获得患者及监护人的知情同意。

1.4 材料 Straumann种植系统由瑞士straumann公司生产，种植体是单件式结构，体部为多孔中空柱形，表面经钛浆涂层而粗化；种植体颈部比体部明显缩细，呈光滑表面，基桩为锥台有2个侧平面(图1)。

1.5 方法

1.5.1 CT扫描在患者口中戴入放射导板，对患者头颅进行CT(日本东芝公司)扫描，获得完整的CT数据，利用数据进行上颌骨三维重建。在模型上进行模拟，结合患者牙列缺损情况在相应位置进行虚拟种植体放置。

将放射导板三维重建模型与上颌骨三维重建模型利用放射标记点进行配准，设计导向孔道，确定孔道。

1.5.2 计算机辅助导板设计^[5] 利用布尔运算和反求技术在放射导板上添加导向孔道^[6]，在种植导板上完成对种植体的模拟，并制备种植导板。导板设计完毕后以 STL 格式将数据导出，导入到快速成型设备中，制备外科导板实体模型(图2)。

1.5.3 上颌后牙种植对患者进行常规术前准备，将粘骨膜切开，翻瓣，暴露骨面之后，戴入外科导板。指导患者进行试戴，确定准确无误之后，检查导板是否就位。如果达到理想的就位效果，则对种植导板进行妥善固定。

1.5.4 种植体植入精度的测量种植体植入完毕后，再次进行上颌骨CT扫描，完整收集数据，并导入Mimics 10.01软件(比利时Materialise公司)中予以三维重建。连续测量3次，设置3个重复。以STL格式对模型进行导出，并导入到植入前数据中进行配准，分析实际种植位置与虚拟位置的偏差情况。连续测量3次，结果取平均值。

1.5.5 随访植入后随访12个月，观察患者的口腔牙周组织环境。于清晨采集患者的空腹静脉血，2 h内进行10 min离心(2 000 r/min)，离心结束收集血清，置于冰箱(-70 ℃)中保存。并收集患者对Whatman 3’滤纸进行剪裁，获得长20 mm、宽2 mm纸条，常规高温、高压消毒后，利用无菌干棉球对患者牙面进行擦拭，将滤纸条插入龈沟中，停留1 min后取出，收集龈沟液。即刻置入微量离心管中，添加2 mL生理盐水，置于冰箱 (-20 ℃)中保存。标本收集完毕后送检，利用ELISA检测肿瘤坏死因子α水平。同时检查龈沟出血指数，结合视诊和钝头牙周探针探诊，结果以0-5分表示。0：完全健康(龈缘和龈乳头外观健康，轻探龈沟后不出血)；1：基本健康(龈缘和龈乳头呈轻度炎症，轻探龈沟后不出血)；2：龈炎轻微(牙龈呈轻度炎症，有颜色改变，无肿胀或血肿，探诊后点状出血)；3：龈炎明显(牙龈呈中度炎症，有颜色改变和轻度水肿，探诊后出血，出血不溢出龈沟)；4：龈炎较重(牙龈呈中度炎症，有颜色改变，并有明显肿胀，探诊后出血并溢出龈沟)；5：重度龈炎(牙龈有颜色改变，明显肿胀，有时有溃疡，探诊后出血或自动出血)。

1.6 主要观察指标 ①虚拟植入位置和实际植入的偏差情况。②临床修复效果与患者口腔牙周组织情况。

1.7 统计学分析对研究过程中获得的数据进行收集，数据以x(_)±s表示，使用SPSS 18.0进行分析。植入前与植入后不同时间点各项指标比较予以配对t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

牙列缺损会对患者的咀嚼功能等产生不同程度的影响，临床治疗上颌后牙牙列缺损可以实施种植修复。郑定国等^[7]对85例上颌后牙种植病例进行种植修复治疗，随访发现修复成功率达99%，且未出现上颌窦炎症，经X射线复查可见种植体周围不存在阴影，修复效果十分理想。蔡俊强^[8]也报道，对上颌后牙区缺牙患者实施两段式宽体种植体修复治疗可以获得理想的效果。但是，种植牙对医生技术和诊疗设备的要求比较高，特别是面对一些高龄、口腔基础条件比较差，已经出现牙槽骨宽度、高度及骨密度不够的情况，种植难度很高^[9-14]。牙医因缺乏高科技设备的精确辅助，无法详细了解患者的口腔情况，仅仅是单纯依靠经验和感觉而不得不“盲种”的现状^[15-19]。

随着数字化口腔技术的引进，口腔种植修复的难度已明显降低。数字化种植技术是当前种植领域顶尖的技术，用专业口腔CT对患者口腔进行数字化影像扫描定位后，影像会以3D的模式将牙齿、牙周组织、牙神经、牙槽骨等逼真地呈现在医生和患者面前^[15-18]。根据这些数据，医生可制定详尽的诊疗方案，患者也可在植入前预先看到植入后的效果演示^[19]。有了数字化口腔种植，术中可通过3D种植导板，让种植体按照预期的方向、角度、深度植入，手术创口精度可控制在0.1 mm之内，整个种植时间缩短^[20]。与传统种植牙技术相比，应用CAD/CAM技术，可以制备相应的外科导板。由计算机系统制作种植导板，以确保种植体的位置、角度、深度与模拟效果高度吻合^[21-30]。以往松浦正朗^[31]报道，临床对接受上颌窦底提升的患者进行治疗的过程中，可以借助CAD/CAM技术进行手术导航，以更好的进行开窗入路设计，并对种植体在窦底的位置予以准确的定位，以获得更好的治疗效果。试验中30例患者共植入36枚种植体。所有种植体均在外科导板辅助下顺利完成准确的，植入过程未出现任何问题。但是，受到外科导板制作精度等因素的影响，可能会导致种植体实际的植入位置与之前虚拟的植入位置之间存在一定的偏差^[32-35]。试验中在种植体植入后，种植体头部最大偏离值为(1.26±0.02) mm，平均偏值为(1.13±0.01) mm，最大偏离角度为(1.15±0.02)°，平均偏值为(0.71±0.31) °。总体来看，在种植体植入之后，会出现一定的偏差。但是，相应的偏差十分微小，并不会对实际的植入效果产生十分明显的影响。表明种植体的虚拟植入位置和实际植入位置之间存在的头部偏离等情况极小，不会对临床种植体植入精度产生影响^[36-45]。另外，随访结果表明利用导板来确定种植更合适的位置、角度及深度，从而实现种植牙稳定固位，提高种植体的植入准确性。并帮助手术时避开重要的神经和血管，避免出现各种植入后并发症，维持了理想的口腔牙周环境，有利于提高种植手术的安全性和修复效果。综上所述，在上颌后牙临床治疗过程中，利用CAD/CAM外科导板进行种植体修复治疗会出现一定的种植体头部偏离和角度偏离现象，但不影响种植体的植入精度，修复效果理想，且治疗后患者处于良好的牙周组织状态。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程