3D打印种植手术导板对前牙即刻种植手术精度影响的研究

赵晓军,王会超,许云海,胡永权,李 创
(河北省石家庄市第二医院口腔科,河北 石家庄 050051)

[摘要] 目的 对比研究前牙即刻种植手术中3D打印种植手术导板辅助法和常规手术法在手术精度上的差别。方法 选取进行前牙即刻种植的患者40例,分为导板辅助组和非导板辅助组各20例,导板辅助组术前进行 CT 扫描,在3D打印种植导板辅助下共植入 20 枚Dentist骨水平种植体,术后再次行 CT 扫描。非导板辅助组术前拍摄锥形束CT(cone beam CT,CBCT),手术时由种植医师目测决定种植体窝洞预备的方向和角度,共植入Dentist骨水平种植体20枚,术后拍摄CBCT。将2组术前模拟种植体位置和术后实际种植体位置匹配,用Mimics软件分别测量2组实际种植体位置与术前预定种植体位置和角度的差别。结果 导板辅助组颈部近远中向偏差距离、颈部颊舌向偏差距离、颈部垂直向偏差距离均较非导板辅助组小,差异有统计学意义(P<0.05);导板辅助组近远中向角度偏离值、颈部颊舌向偏差距离和颈部垂直向偏差距离均较非导板辅助组小,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 3D打印种植手术导板可降低种植体植入的位置和角度误差,提高种植体植入的位置精准度。

[关键词]牙种植;3D打印技术;种植导板

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2018.06.019

即刻种植是指拔牙后,在拔牙窝内即刻植入人工种植体。与延期种植手术相比,即刻种植减少了手术次数,缩短了治疗周期,手术创伤小,患者痛苦小[1]。有研究表明,随着种植技术的发展和种植体外形设计及表面处理的不断改进,即刻种植的成功率与延期种植成功率相近[2-3]。但在上颌前牙区,即刻种植仍存在美学风险。就美学而言,即刻种植要求植入位点骨条件良好,种植体植入的位置、角度、方向要高度精确,从而提高种植体的初期稳定性,降低美学风险,提高种植手术成功率。目前,临床上前牙即刻种植手术分导板辅助种植手术和非导板辅助种植手术两类。本研究采用3D打印技术制作的种植导板引导下与没有导板辅助下的前牙即刻种植手术进行比较,并评价2种植体植入后的精确度,报告如下。

1 资 料 与 方 法

1.1 一般资料 选取2013年6月—2017年6月在河北省石家庄市第二医院准备种植前牙的患者40例,行即刻种植的前牙为外伤牙、劈裂牙、慢性根尖炎症无法保留的患牙。分为3D打印手术导板辅助组20例,20颗牙,男性12例,女性8例,年龄28~55岁,平均(41.9±10.8)岁,无手术导板辅助完成的前牙即刻种植手术组20例,20颗牙,男性10例,女性10例,年龄28~55岁,平均(43.64±9.8)岁。2组性别、年龄差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

1.2 纳入标准 ①种植位置的前牙拔除后牙槽窝唇侧骨壁完整;②牙齿无急性炎症,如急性牙周炎、急性根尖周炎;③受植区周围软组织无明显炎症,牙龈无撕裂,牙槽骨无明显缺损;④受植区周围有足够软组织使术后创口关闭无张力;⑤受植区咬合关系正常;⑥全身健康状况良好,无严重系统性疾病,无拔牙或种植牙手术禁忌证。

1.3 材料和设备 Dentist种植系统,Bio-oss生物骨粉,Bi-gide生物膜,Bio-collagen生物骨块,微创拔牙挺,3D打印导板系统,CBCT影像设备,种植手术器械盒

1.4 方法

1.4.1 拍摄锥形束CT(cone beam CT,CBCT) 设定虚拟种植体位置,所有患者术前拍摄CBCT,设计种植方案,确定种植体植入的位点、深度和角度,记录虚拟种植体的位置、方向、角度。

1.4.2 设计制作3D打印种植手术导板 对3D打印导板辅助组的患者制取印模,灌制石膏模型,拍摄CBCT,所有CT数据以医学数字成像和通信(digital imaging and communications in medicine,DICOM)格式存储起来,重建上颌骨三维模型,对颌骨解剖结构进行标示,设计与模拟种植体位置、方向、角度一致的导向孔道,确定导向孔道的高度,用3D打印方式加工制作导板。消毒后备用。

1.4.3 种植体的植入 植入Dentis骨水平种植体的规格均为直径3.7 mm或4.1 mm,长度10 mm或12 mm。患者取仰卧位,常规消毒铺巾,用碧兰麻行局部浸润麻醉,用微创拔牙法拔除患牙,保持拔牙窝骨壁的完整。导板辅助手术组将消毒后的3D打印手术导板放入口内就位固定后,直接备洞(图1),按顺序依次更换导向管和导向钻,完成种植窝洞预备,取下种植导板,翻瓣,刮净窝洞及其周围的炎症肉芽组织,生理盐水冲洗窝洞,植入种植体。非导板辅助组翻瓣后,由术者目测确定植入位置、方向和角度(图2),定位钻定点,然后用手术扩孔钻备洞至种植体植入所需的直径及深度,生理盐水冲洗窝洞,植入种植体。2组患者均视情况连接愈合基台或者覆盖螺丝,必要时在种植体周围的间隙或者骨缺损处植入Bio-oss人工骨粉,覆盖Bi-gide生物膜,采用GBR技术处理。严密缝合,关闭创口。手术完成后即刻进行CBCT扫描(图3,4),将CBCT数据导入到mimics软件中,进行种植体和颌骨三维重建,与术前的设计方案进行匹配。为防止术区感染,术后口服阿莫西林胶囊(0.5 g/次,3次/d,口服5 d)和甲硝唑片(0.4 g/次,2次/d,口服5 d),西砒氯铵漱口液漱口2周,保持口腔卫生。手术操作均由同一位副主任医师完成。

1.5 观察指标 测量术后导板辅助组和非导板辅助组的种植体颈部近远中向、颊舌向和垂直向的偏离值,测量2组实际植入种植体长轴与术前预定种植体位置长轴在近远中向和颊舌向的偏差角度。前后数据匹配由同一人操作3次,测量后取平均值。

图1 导板辅助植入种植体Figure 1 Guide plate auxiliary implant图2 非导板辅助植入种植体Figure 2 Non-guide plate auxiliary implant图3,4 种植完成Figure 3,4 Finished planting

1.6 统计学方法 应用SPSS 19.0软件包处理数据,计量资料比较采用独立样本的t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 2组种植体偏离值比较 导板辅助组颈部近远中向偏差距离、颈部颊舌向偏差距离、颈部垂直向偏差距离均小于非导板辅助组,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 2组术后种植体的偏离值比较
Table 1 Comparison of deviation of implant afteroperation between two groups

组别 颈部近远中向偏差距离颈部颊舌向偏差距离颈部垂直向偏差距离导板辅助组 0.41±0.170.35±0.140.38±0.16非导板辅助组1.05±0.180.95±0.160.83±0.16t 16.06512.28111.020P 0.0000.0000.000

2.2 2组种植体角度偏离值比较 导板辅助组近远中向角度偏离值、颈部向舌角度偏离值均小于非导板辅助组,差异有统计学意义(P<0.05),见表2。

表2 2组术后种植体角度偏离值比较
Table 2 Comparison of deviation of implant angleafter operation between two groups

组别 近远中向角度偏离值颊舌向角度偏离值导板辅助组 2.87±1.263.05±1.13非导板辅助组5.21±1.215.39±1.84t 3.0842.075P 0.0060.008

3 讨 论

外伤、牙周病等原因导致的前牙缺失是临床常遇见的情况,前牙缺失后严重影响美观和患者的生活质量,患者希望在拔牙后很短时间内就能完成牙齿的修复,并且尽可能地恢复到最美观的状态,故即刻种植即刻修复技术在临床得到广泛应用。王娜[4]对比上颌单前牙即刻和延期种植修复治疗的美学效果,结果显示即刻种植修复优良率为92%,明显高于对照组的70%。另有研究表明,即刻种植能减少唇侧骨板的丧失,能够最大程度维持牙槽嵴外形,保证种植牙的美学效果[5-6]。然而,即刻种植手术需要严格的精准的定位,才能保证即刻种植牙的美观效果和远期成功率。种植体唇倾角度过大,会导致牙冠修复时冠突度过大,牙冠形态和邻牙不协调,严重影响美观;上前牙种植体牙颈部是应力集中区,若种植体唇侧骨壁过薄,唇侧骨板会发生骨吸收,导致种植体唇侧牙龈退缩,种植牙临床牙冠长、美观性差,甚至会导致种植体松动脱落[7]。因此,在前牙即刻种植手术中,对种植体的三维位置关系要求很高,种植体唇腭向应保留唇侧2 mm间隙,近远中向,种植体位于缺牙间隙正中,应与邻牙保留1.5 mm距离;种植体植入深度在骨水平以下1~2 mm。在无导板辅助的常规手术中,医师手术中操作很难做到精准的定位,种植体植入位置的偏差所引发的并发症常见,为最大程度提高种植体植入位点的准确性,减少手术误差,导板辅助种植技术应运而生。林臻彦等[8]研究表明,应用计算机辅助设计和计算机辅助制造(CAD/CAM)种植牙导板植入的种植体三维位置与术前设计基本一致,CAD/CAM导板是确定种植位点的有效手段。孙振宇等[9]研究后牙缺失患者手术导板辅助实施不翻瓣手术对种植体植入精度的影响表明,手术导板可降低种植体植入角度误差和骨皮质阻挡植入种植体的发生率,使种植体植入位置满意率更高。刘昭伶[10]和齐立东[11]研究微创种植手术降低了种植术后反应如肿胀、疼痛、出血等,减少了医生的工作量和患者的恐惧感。3D打印种植导板无疑是微创种植手术的福音,在提高手术的精度和远期成功率、减少手术并发症方面作用显著。

本研究主要探讨3D打印技术[12]制作的辅助导板在前牙即刻种植手术中的准确度,3D打印技术是以计算机辅助设计计算机辅助制造(CAD/CAM)技术、激光技术、计算机数控技术以及新材料技术为基础,利用计算机三维数字成像技术和多层次连续打印技术制造各种复杂实物的原型[13-14]。1987年Edge首次设计和制作了种植外科导板并应用于种植手术,此后种植手术辅助导板逐步发展起来。目前,3D打印技术已在手术导航、医学模型制造、器官打印等生物医学领域得到广泛应用[15]。丁晓军等[16]认为种植导板制作系统应用于无牙颌种植手术,能实现术前精确设计和术中精确控制种植体位置,能取得良好的种植修复效果。有报道在种植导板辅助下的种植体1年存活率为97.3%[17]。由此可见,在种植导板辅助下的种植体有较高的存活率并且在精准度方面有着显著优势。

本研究结果显示,非导板辅助手术组,术后种植体的实际位置与术前预定的植体位置仍有较大误差,出现了种植体实际位置偏唇侧、唇侧骨板较薄、种植体唇倾角度大等情况;而3D打印导板辅助组,术后种植体位置与术前预定种植体位置基本一致,3D打印种植手术导板表现出了极大的优越性。故3D打印种植手术导板值得临床推广应用。

[参考文献]

[1] 尚将,柳忠豪.上颌前牙区即刻种植临床研究现状[J].中国口腔种植学杂志,2015,20(1):40-43.

[2] 李伟.美学区单牙即刻种植即刻修复与延期种植修复临床效果评价[D].合肥:安徽医科大学,2015.

[3] 董新新.种植牙拔牙后即刻种植和延期种植稳定性的比较[J/CD].全科口腔医学电子杂志,2015,2(10):34,36.

[4] 王娜.上颌单前牙即刻种植修复和延期种植修复的美学效果比较[J].中国实用医药,2017,12(30):99-100.

[5] 刘薇丽,张颖齐,李镭,等.上前牙区即刻种植与早期种植软组织美学效果对比分析[J].第三军医大学学报,2015,37(14):1497-1500.

[6] 吴敏节,张相皞,邹立东,等.前牙即刻种植和常规种植修复2年后软、硬组织稳定性比较[J].北京大学学报:医学版,2015,47(1):67-71.

[7] 施斌,赖红昌,陈卓凡,等.关于即刻种植的思考[J].国际口腔医学杂志,2014,41(3):255-261.

[8] 林臻彦,杨立明,叶彬,等.CAD/CAM导板在前牙区即刻种植的应用及美学意义评价[J].中国口腔种植学杂志,2013,18(2):74.

[9] 孙振宇,张明睿,陈光,等.手术导板对后牙区不翻瓣手术精度的影响[J].中国口腔颌面外科杂志,2011,9(6):497-501.

[10] 刘昭伶.微创种植手术的临床应用研究[D].大连:大连医科大学,2008.

[11] 齐立东.上颌前牙翻瓣与不翻瓣即刻牙种植术对患者口腔内软硬组织的影响对比研究[J].中国现代医生,2015,53(36):69-70,73.

[12] 张云绮,贾保军,敖建华,等.3D打印技术在下颌骨缺损修复中应用的初步临床研究[J].口腔医学研究,2016,32(5):517-520,523.

[13] Cantoni T,Giovanni P. Implant treatment planning infresh extraction sockets: use of a novel radiographic guideand CAD/CAM technology[J]. Quintessence Int,2009,40(9):773-781.

[14] Klein GT,Lu Y,Wang MY. 3D printing and nerousurgery-ready for prime time?[J]. World Neurosurg,2013,80(3/4);233-235.

[15] Olszewski R.Three-dimensional rapid prototyping models incranio-maxllofacial surgery:systematic review and new clinical applications[J]. P Belg Roy Acad Med,2013,2(1):43-77.

[16] 丁晓军,邱憬,汤春波.自主研发 CAD/CAM 种植导板制作系统在无牙颌种植修复中的临床应用研究[J].口腔医学,2016,36(5):421-424,466.

[17] Jung RE,Schneider D,Ganeles J,et al. Computer tchnology applications in surgical implant dentistry:a systematic rewiew[J]. Int J Oral Maxillofac Implants,2009,29(Suppl):25-42.

Effect of surgical precision in 3D printing implant templatefor immediate implantation of anterior teeth

ZHAO Xiao-jun, WANG Hui-chao, XU Yun-hai, HU Yong-quan, LI Chuang
(Department of Stomatology, the Second Hospital of ShijiazhuangHebei Province, Shijiazhuang 050051, China)

[Abstract] Objective To compare the differences of surgical precision between the auxiliary method of 3d printing implant template and the conventional method in immediate implantation of anterior teeth. Methods Forty patients of immediate implantation in anterior teeth were selected and divided into two groups: template auxiliary and non-template auxiliary, with respectively 20 cases of the each group. Patients in the group of template auxiliary were taken CT scan before operation. Twenty dentistimplants of bone level with the auxiliary of 3D printing implant template are implanted and CT scan were followed once again after the operation. As for patients in the group of non-template auxiliary, the cone beam CT(CBCT) would be taken before operation and 20 dentist implants of bone level were planted after determining the prepared directions and angles of the cavity by doctors′ visual measurement, with CBCT following then. The implant positions of preoperative simulation and postoperative reality in both groups need to be matched. While the differences between the actual and expected positions and angles of the implants in both groups were measured respectively by the application of Mimic. Results The deviation distances of neck mesial-distal, bucco-lingual and vertical directions in the group of template auxiliary were smaller than those in the group of non-template auxiliary, which had the statistical significance. The deviation angles of the mesial-distal, the deviation distances of neck bucco-lingual and vertical directions in the group of template auxiliary were smaller than those in the group of non-template auxiliary,which had the statistical significance. Conclusion 3D printing implant template could reduce the deviations from the positions and angles of implantation so as to improve its position precision.

[Key words] dental implant; 3D printing technology; implant template

[收稿日期]2018-04-01;[修回日期]2018-05-07

[基金项目]河北省医学科学研究重点课题(20160774)

[作者简介]赵晓军(1976-),男,河北石家庄人,河北省石家庄市第二医院副主任医师,医学硕士,从事口腔疾病诊治研究。

[中图分类号]R782.12

[文献标志码]A

[文章编号]1007-3205(2018)06-0695-04

(本文编辑:许卓文)