湯雨龍，惠瑞宗，曹志強，柳云恩，張曉東，侯明曉

種植義齒因固位支持效果理想、美觀舒適、對鄰牙無傷害等優(yōu)點，逐漸成為牙列缺損和缺失患者口腔修復的首選方法［1-2］。然而，傳統(tǒng)的牙種植手術種植體植入的角度和位置常需在手術中翻開黏骨膜瓣后，根據(jù)局部骨組織情況來確定，受手術視野、骨內重要神經血管解剖結構、頜骨生理或病理性吸收等條件限制，種植體植入位置和術前預期位置會發(fā)生偏差，且種植體一旦植入，其位置很難進行微調校正，因此帶來諸多手術和修復并發(fā)癥［3-4］。近年來，以修復為導向的牙種植理念的提出，要求種植體的方向、位置、深度應具有一定準確度從而符合最佳修復要求，并獲得種植體長期穩(wěn)定性，加之為消除患者恐懼、減少出血、減輕術后腫脹和減少牙槽骨吸收，近年來出現(xiàn)了微創(chuàng)不翻瓣牙種植技術［5-6］，都對術者準確掌控種植體植入三維位置提出了更苛刻的要求。種植手術導板是種植術前應用計算機設計和制作的輔助工具，用于術中引導種植窩預備，是種植體位置、方向、角度等信息的載體，是術前設計與實際操作相聯(lián)系的橋梁［7］。傳統(tǒng)的種植手術導板多采用在石膏模型上的熱壓膜技術，雖能兼顧上部修復效果，但卻無法精準控制種植體位置，很大程度上依賴醫(yī)生的臨床經驗［8］，偏差也較大?；诳谇诲F形束 CT(cone beam CT，CBCT)［9-10］的3D 打印種植手術導板，則可將包括精準種植體三維位置、最終修復體輪廓、重要頜骨內解剖結構等信息轉移到術中［11］，從而減少手術并發(fā)癥，以期獲得理想的種植修復效果。本文著重介紹3D打印技術的原理及在口腔種植導板制作中的應用。

1 概述

3D打印技術是以計算機輔助設計/計算機輔助制造(CAD/CAM)技術、激光技術、計算機數(shù)控技術以及新材料技術為基礎發(fā)展起來的一種基于計算機三維數(shù)字成像技術和多層次連續(xù)打印技術制造實體模型的方法［12］。根據(jù)制造方法不同可分為光固化成型(stereo lithography appearance，SLA)、選擇性激光燒結(selective laser sintering，SLS)、熔融沉積成型(fused deposition modeling，F(xiàn)DM)、分層實體制造(laminated object manufacturing，LOM)和噴墨打印技術。其工作原理是:首先進行三維數(shù)據(jù)的采集，包括軟件設計、機械掃描、光學掃描和放射學掃描4種方式;在20世紀80年代首先應用于工程領域，利用重建的三維數(shù)字模型分割成層狀逐層堆積成實體模型［13］。其次是將獲得的三角網格數(shù)據(jù)(STL格式)導入三維重建軟件進行處理;最后在計算機程序的控制下采用逐層疊加的方式打印出3D實物模型。目前3D打印技術已在生物醫(yī)學領域得到廣泛應用，如術中導航、醫(yī)學模型制造、器官打印等，其突出特點是不受傳統(tǒng)制造工藝的外形限制，可依據(jù)計算機設計圖紙進行個性化產品快速制作。通過CBCT的放射學參數(shù)及術前軟件設計信息，快速制作出能夠協(xié)助精確定位種植體植入位置與方向的種植手術導板［14］就是其技術實體化的最好體現(xiàn)。自1987年Edge等［15］率先設計和制作了第1個種植外科導板后，3D打印種植導板得到快速發(fā)展［16-19］。

2 在口腔種植導板制作中的應用

2.1 3D打印種植手術導板的制作過程 因CBCT常不能一次性獲取精確的牙齒及軟組織表面形態(tài)數(shù)據(jù)，2008年Steenberghe等［20］首先提出二次CT掃描程序:第1次掃描時患者需佩戴含有散在顯影點的放射導板，掃描時確保其在正確位置上完全就位;第2次將放射導板單獨固定在CBCT機上進行掃描，使前后兩次導板的位置和方向一致，再利用顯影點影像重合技術將兩者重合，圖像導入三維圖像設計軟件中，這樣就能在電腦中實現(xiàn)患者骨組織和軟組織的三維重建;然后，在設計軟件中描繪出重要的神經血管解剖結構，進行模擬種植設計，確定手術方案和種植體類型及植入位置、方向、深度，并確定種植導板開孔的位置及高度;最后，打印制作出最終的種植手術導板，通過樹脂層層固化堆疊，形成一個帶有圓柱孔洞的樹脂導板，再將金屬鈦套環(huán)輕擊固定于孔洞內，即完成導板制作。這種手術導板制作方法被學者們廣泛認可，取得了良好的臨床效果，已有大量的關于此類導板應用的研究報道［21-28］。

2.2 3D打印種植手術導板類型 3D打印種植外科導板按支持形式可分3種類型:①牙支持式導板:手術導板直接固定于缺牙區(qū)鄰牙上，用于單個或少量牙齒缺失患者，可進行微創(chuàng)不翻瓣種植手術，適合于初學者和小間隙種植;②黏膜支持式導板:在充分了解骨量和黏膜情況的前提下，將導板直接固定于缺牙區(qū)牙槽嵴頂黏膜上，適用于連續(xù)多牙缺失的患者，通過導板的引導經黏膜鉆孔，用以確定種植體的精確位置，環(huán)切牙齦后逐級備洞，最終植入種植體，可減少手術時間和術后反應，適用無牙牙合患者或不翻瓣種植手術;③骨支持式導板:導板組織面直接固定于缺牙區(qū)頜骨骨面上，適用于缺牙多、有骨缺損或不確定的病例，需要常規(guī)翻瓣，應采用此類手術導板可減少誤差，并及時進行骨增量手術，且常需側方皮質骨釘進行輔助固位。此外，為增加手術導板穩(wěn)定性，除精密要求外，還需跨度長，且金屬管長度及黏膜厚度應預知，以確定擴孔鉆鉆骨深度。

2.3 3D打印種植手術導板的優(yōu)點 3D打印手術導板在制作前通過專用軟件對CBCT的DICOM原始數(shù)據(jù)導入，可在術前對種植區(qū)解剖結構進行分析。術者通過CT信息的三維重建可充分了解患者種植區(qū)域的骨量和重要的組織位置［29］，測出嵴頂距離上頜竇和下牙槽神經管等重要解剖結構的數(shù)據(jù)，再根據(jù)具體情況設計手術方案，決定翻瓣類型和是否同期行骨增量手術，比較幾種術式的優(yōu)劣，以期達到最佳修復效果;然后進行模擬手術，放置所需合適種類和尺寸的種植體，觀察其植入位置和方向，上部修復空間及其與對頜牙和鄰牙的關系。通過這樣詳盡個性化的術前規(guī)劃，便于良好的醫(yī)患溝通，可將術者思路可視化地向患者及其家屬展示，獲得最大的理解和配合［30］，同時也簡化了手術步驟，縮短了手術時間，在一定程度上減少了術中的技術依賴及手術風險，提高種植的成功率［31-32］。此外，通過CBCT數(shù)據(jù)分析可直觀地了解術區(qū)骨密度情況，骨密度過低時種植體初期穩(wěn)定性略小，骨密度過高時對于種植備洞有一定影響。同時，設計軟件還可通過調節(jié)上部修復結構，確定上下咬合關系以及牙合力分布狀況［33］，以期獲得最佳的修復功能與美學效果。根據(jù)以上參數(shù)設計并打印制作出的種植導板，主要適用于種植體需避開重要神經血管者、多顆種植體要求種植角度一致者、骨量不足又不接受植骨者及需種植即刻修復者，增加了種植義齒的適應證范圍［23］。

2.4 3D打印種植導板的缺點 3D打印種植導板的設計、加工和制作需采用設計軟件和特殊機器，過程煩瑣，每個環(huán)節(jié)的偏差均可影響種植導板就位及穩(wěn)定性，而各種誤差相互影響和疊加，會在種植體根部逐步放大，最終直接影響種植體實際植入的精確度［34-37］。其中模型的三維重建、CT數(shù)據(jù)與二次掃描的數(shù)據(jù)配準更是直接影響到種植導板的快速加工和技術應用［38］。Verhamme 等［39］將其用于無牙牙合患者發(fā)現(xiàn)，該方法引導種植體植入后的實際位置與術前計劃的種植體位置基本一致，但頰舌向的偏差相對明顯，可能是由于口腔內黏膜等軟組織具有可讓性的原因，從而導致實際種植導板在戴入時出現(xiàn)頰舌向的微動移位，造成實際與虛擬植入位置存在差異。Pettersson等［36］研究結果顯示，種植體肩臺平均誤差為0．80 mm，根部平均誤差為1．09 mm，角度平均誤差為 2．26°。Schneider等［22］研究發(fā)現(xiàn)，種植體頸部平均誤差為 1．07 mm，根部平均誤差為1．63 mm。因此，無論何種原因導致的就位及穩(wěn)定性欠佳，最先受到影響的就是種植體整體角度的偏離。當種植導板前段就位欠佳時，種植體植入后近遠中向的誤差會明顯增大;導板在頰舌向就位欠佳時，種植體植入后頰舌向的誤差會較明顯;深度的控制以擴孔鉆的標記點為參考，種植導板就位欠佳時會導致種植體植入深度不足。值得一提的是Komiyama等［40］研究結果顯示準確度最好的是深度。

此外，種植手術導板會阻礙種植鉆頭水冷降溫效果，Yong等［21］研究應用種植外科導板術后早期并發(fā)癥發(fā)現(xiàn)，種植失敗多發(fā)生在種植體長度超過10 mm的病例，可能是因為戴入導板不利于種植窩預備時熱量的散發(fā)，使過深部位冷卻不足，導致頜骨過熱壞死而造成種植失敗。另外，受張口度的限制，后牙種植導板會妨礙鉆頭的操作，加之種植總體費用的增加、患者對CT的放射劑量的顧慮等諸多因素使得3D打印種植導板目前還不能做到常規(guī)應用。

3 展望

3D打印種植導板提高了種植體植入的精確度，簡化了手術方案，既減小了手術風險、縮短了手術時間，又保證了修復體的咬合功能和美學效果，尤其是對于復雜且植入要求較高的患者來說更有使用價值，但同時也應看到其精確度確有不足，故至少應保證2 mm安全區(qū)以避免傷及重要解剖結構。隨著近年來口內掃描的應用和數(shù)據(jù)精確度的提高，種植專用軟件的不斷更新以及高精度的快速成型設備的研發(fā)，種植手術導板的設計制作精確度不斷提高。目前，3D打印種植導板的設計與制作技術主要由國外專業(yè)公司壟斷并已商品化，而國內多處于開發(fā)和研究階段，絕大多數(shù)的種植手術還僅憑術者經驗或僅依靠傳統(tǒng)簡易種植導板引導手術，因此需積極自主研發(fā)3D種植導板打印技術，并進一步提高導板的精確性，推動國內牙種植技術的發(fā)展和普及，讓更多的患者受益。

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